28.07.2013 Views

Download as PDF here - Det Nationale Forskningscenter for ...

Download as PDF here - Det Nationale Forskningscenter for ...

Download as PDF here - Det Nationale Forskningscenter for ...

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

......<br />

...▲.......<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

..................<br />

▲<br />

▲<br />

...............................................................<br />

▲<br />

REDIGERET AF GISELA SJØGAARD BASISBOG<br />

ARBEJDSFYSIOLOGI<br />

BIND I<br />

▲<br />

▲<br />

ARBEJDSTILSYNET<br />

ARBEJDSMILJØINSTITUTTET<br />

▲<br />

▲<br />


REDIGERET AF GISELA SJØGAARD<br />

ARBEJDSFYSIOLOGI<br />

BIND I<br />

ARBEJDSMILJØINSTITUTTET<br />

KØBENHAVN 1995<br />

BASISBOG


B<strong>as</strong>isbog i Arbejdsfysiologi,<br />

bind I<br />

Redaktør: Gisela Sjøgaard<br />

Grafisk tilrettelæggelse og<br />

tegninger: art Grafik<br />

Omslag: art Grafik<br />

Tryk: Hell<strong>as</strong> Print ApS<br />

Indbinding: Junckers Bogbinderi<br />

ApS<br />

ISBN: 87-7534-458-0<br />

København 1995<br />

© Arbejdsmiljøinstituttet<br />

Lersø Parkallé 105<br />

DK 2100 København Ø<br />

tlf: 39 29 97 11<br />

fax: 39 27 01 07


Forord<br />

Denne b<strong>as</strong>isbog i arbejdsfysiologi er den første af sin art i Danmark.<br />

Arbejdsfysiologi er et relativt ungt område inden <strong>for</strong> arbejdsmiljø.<br />

<strong>Det</strong> er kun 10 år siden, at området blev <strong>for</strong>maliseret ved etablering<br />

af en arbejdsfysiologisk/ergonomisk afdeling ved Arbejdsmiljøinstituttet.<br />

Arbejdsfysiologi handler om menneskers og dyrs funktion<br />

under arbejde. Denne b<strong>as</strong>isbog i to bind koncentrerer sig om<br />

menneskers funktion specielt under erhvervsarbejde. Arbejdet<br />

bel<strong>as</strong>ter bevægeapparatet og kan medføre lidelser i bevægeapparatet.<br />

Sådanne lidelser er i dag langt hyppigere end alle andre<br />

arbejdsbetingede lidelser.<br />

De to bind kan læses hver <strong>for</strong> sig, men er <strong>for</strong>synet med et stikordsregister,<br />

der omfatter begge bind.<br />

Bind 1 omhandler de mere b<strong>as</strong>ale <strong>as</strong>pekter. Bevægeapparatets<br />

funktion, støttevævenes bel<strong>as</strong>tningstolerance og nervesystemets<br />

kontrol af vore muskler og bevægelser beskrives. Endvidere gennemgås<br />

biomekaniske beregningsprincipper, der gør det muligt<br />

at give tal <strong>for</strong> påvirkningernes størrelse. Vi har længe haft kendskab<br />

til, at fysisk tungt arbejde, herunder løft og manuel transport,<br />

kan medføre en overbel<strong>as</strong>tning af bevægeapparatet. <strong>Det</strong> er<br />

især ryggen, det går ud over. Igennem de senere år har det vist<br />

sig, at også monotont arbejde, som indebærer mange ensidigt<br />

gentagne bevægelser, medfører en stor risiko <strong>for</strong> overbel<strong>as</strong>tning<br />

af bevægeapparatet. Her er det især skulder/nakke og arme, der<br />

nedslides.<br />

Bind 2 omhandler epidemiologiske, medicinske og mentale<br />

<strong>as</strong>pekter samt omgivelsesfaktorers betydning <strong>for</strong> arbejdsbetingede<br />

lidelser i bevægeapparatet. <strong>Det</strong> gælder ikke alene i Danmark, at<br />

omfanget af disse lidelser er stort. Bogen giver tal <strong>for</strong> problemets<br />

størrelse. En <strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> at kunne <strong>for</strong>ebygge bevægeapparatbesvær<br />

på den mest optimale måde er kendskab til de mekanismer,<br />

der medfører skader og nedslidning. Der<strong>for</strong> gives en<br />

detaljeret dokumentation vedrørende den viden, der i dag erkendes<br />

som risikofaktorer <strong>for</strong> udvikling af lidelser i bevægeapparatet.<br />

Endvidere behandles kliniske <strong>as</strong>pekter, idet sygdomslære og diagnose<br />

er afgørende <strong>for</strong> anerkendelse af lidelserne som arbejdsbetingede.<br />

<strong>Det</strong> er dog mindst lige så vigtigt, at der gennemføres en<br />

<strong>for</strong>ebyggende indsats. Der<strong>for</strong> afsluttes bogen med et kapitel vedrørende<br />

de <strong>for</strong>ebyggelsesstrategier, der er enighed om på internationalt<br />

plan.<br />

Målgruppen er personalegrupper med en fysiologisk/medicinsk<br />

uddannelse - terapeuter, sygeplejersker, læger og fysiologer samt<br />

<strong>for</strong>skere, der beskæftiger sig professionelt med arbejdsmiljøet.<br />

3


4<br />

Bogen kan også anvendes i <strong>for</strong>bindelse med de nævnte gruppers<br />

uddannelser samt af personer, der arbejder inden <strong>for</strong> genoptræning<br />

og idræt. <strong>Det</strong> er således en fagspecifik målgruppe. Der er<br />

tilstræbt et klart og koncist sprog, som har medført, at der anvendes<br />

en del fagudtryk. Disse er oversat til dansk eller <strong>for</strong>klaret på<br />

anden vis i det omfang, det skønnes hensigtsmæssigt.<br />

Indholdet i de enkelte kapitler repræsenterer <strong>for</strong>fatternes egne<br />

synspunkter indordnet i en fælles ramme. Disse synspunkter er<br />

ikke nødvendigvis udtryk <strong>for</strong> Arbejdstilsynets officielle holdninger.<br />

Eventuelle fejl og mangler er alene undertegnede redaktørs<br />

ansvar.<br />

Der skal rettes en varm tak til <strong>for</strong>fatterne, der har afset tid til at<br />

udarbejde de arbejdskrævende kapitler.<br />

Gisela Sjøgaard<br />

Arbejdsmiljøinstituttet<br />

København


6<br />

Kapitel 1<br />

Finn Bojsen-Møller,<br />

Universitetslektor, dr.med.<br />

Panum Instituttet,<br />

Københavns Universitet<br />

Kapitel 2<br />

Nils Fallentin,<br />

Senior<strong>for</strong>sker,<br />

cand.scient., ph.d.<br />

Arbejdsfysiologisk/ergonomisk<br />

afdeling<br />

Arbejdsmiljøinstituttet<br />

Kapitel 3<br />

Gisela Sjøgaard,<br />

Afdelingsleder, ph.d., dr. med.<br />

Arbejdsfysiologisk/ergonomisk<br />

afdeling<br />

Arbejdsmiljøinstituttet<br />

Indhold<br />

Bind I omhandler bevægeapparatets funktion, støttevævenes<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance og nervesystemets kontrol af vores muskler<br />

og bevægelser; endvidere biomekaniske beregningsprincipper<br />

samt manuel transport, tunge løft og monotont arbejde.<br />

Støttevævene og deres bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

10 Støttevævene og deres bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

10 Støttevævene og deres biomekaniske egenskaber<br />

17 Støttevævenes funktion i organismen<br />

21 Bevægeapparatet - en letvægtskonstruktion<br />

28 Krisen kradser - altid<br />

29 Litteratur<br />

Kontrol af bevægelser<br />

34 Kontrol af bevægelser<br />

35 Muskelstruktur og -funktion<br />

47 Samspil nervesystem/muskel<br />

56 Motorisk kontrol<br />

63 Litteratur<br />

Biomekanik<br />

66 Biomekanik<br />

67 Mekanisk fysik<br />

68 Statiske modeller<br />

73 Dynamiske modeller<br />

74 Antropometri<br />

79 Billedanalyse og modelberegninger<br />

80 Arbejdsstilling<br />

82 Arbejdsbevægelse<br />

85 Kraftmålinger<br />

90 Muskelaktivitet (EMG) og muskelkraft<br />

92 Arbejde og energi<br />

94 Litteratur


Kapitel 4<br />

Kurt Jørgensen,<br />

Universitetslektor<br />

August Krogh Institutet,<br />

København<br />

Kapitel 5<br />

Nils Fallentin,<br />

Senior<strong>for</strong>sker,<br />

cand.scient., ph.d.<br />

Arbejdsfysiologisk/ergonomisk<br />

afdeling<br />

Arbejdsmiljøinstituttet<br />

Kapitel 6<br />

Hanne Christensen,<br />

Senior<strong>for</strong>sker,<br />

cand.scient., ph.d.<br />

Arbejdsfysiologisk/ergonomisk<br />

afdeling<br />

Arbejdsmiljøinstituttet<br />

BIND II<br />

Manuel transport<br />

96 Manuel transport<br />

96 Taxonomi<br />

98 Manuel transport har “omkostninger” i <strong>for</strong>m af bel<strong>as</strong>tningsskader<br />

98 Hvirvelsøjlens anatomi<br />

101 Vurdering af bel<strong>as</strong>tningen på ryggen<br />

102 Målemetoder<br />

105 Risikofaktorer i arbejdsmiljøet<br />

105 Krav/kapacitet i <strong>for</strong>bindelse med manuel transport<br />

106 Hvad kan vævene i ryggen tåle?<br />

109 Grænser <strong>for</strong> løft<br />

113 Arbejdsteknik<br />

114 Litteratur<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

118 Tungt fysisk arbejde<br />

119 Fysiologisk profil (kredsløbs- og respirationstilp<strong>as</strong>ning)<br />

121 Vurdering af arbejdskrav<br />

126 Arbejdskrav/individuel kapacitet<br />

129 Grænseværdier<br />

131 Nyttevirkning/arbejdsøkonomi<br />

134 Litteratur<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

138 Ensidigt gentaget arbejde<br />

139 Arbejdsstilling<br />

142 Kraftniveau<br />

147 Repetitivitet<br />

149 Metoder til registrering af eksponeringen<br />

150 Tidsgrænser <strong>for</strong> ensidigt gentaget arbejde<br />

151 Rekommandationer<br />

154 Litteratur<br />

157 Stikordsregister - bind I-II<br />

Bind II omhandler epidemiologiske, medicinske og mentale <strong>as</strong>pekter<br />

samt omgivelsesfaktorers betydning <strong>for</strong> arbejdsbetingede lidelser i<br />

bevægeapparatet. Risikofaktorer og kliniske <strong>as</strong>pekter samt <strong>for</strong>ebyggelsesstrategier.


KAPITEL 1<br />

Støttevævene og<br />

deres bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Finn Bojsen-Møller


10<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Biomekanik er mekanisk fysik appliceret på levende organismer,<br />

typisk som analyser af bel<strong>as</strong>tninger, bevægelser og strømninger.<br />

<strong>Det</strong> er vigtigt at gøre sig klart, at præfikset “bio” ikke alene hentyder<br />

til, at det er biologiske væv og delstrukturer, der undersøges.<br />

“Bio” står også <strong>for</strong>, at denne videnskabsgren undersøger intakte<br />

og levende organismer, hvis celler reagerer på fysiske stimuli, og<br />

hvis centralnervesystem sanser, anticiperer, modificerer og styrer<br />

begivenhederne og deres effektydelse. Centralnervesystemets<br />

præcision i dette sidste er <strong>for</strong>mentlig afgørende <strong>for</strong>, om fysisk bel<strong>as</strong>tning<br />

på normal vis fører til opbygning af bevægeapparatet,<br />

eller om den - ved en slags paradoksal reaktion - fører til nedslidning.<br />

Interessant nok synes det i sidste ende at være materialets<br />

tolerance over <strong>for</strong> den påførte effekt, der er afgørende <strong>for</strong> udfaldet.<br />

Støttevævene og deres biomekaniske<br />

egenskaber<br />

Celler og intercellularsubstans<br />

Bevægeapparatet består af muskler og støttevæv, og det er de<br />

sidstnævnte omfattende bindevæv, bruskvæv og knoglevæv, som<br />

er emnet <strong>for</strong> nærværende kapitel.<br />

Støttevævene består som alle væv af celler og intercellularsubstans.<br />

Cellerne er de levende elementer, og en af deres livsytringer<br />

er at danne og modificere intercellularsubstansen. I støttevævene<br />

er det intercellularsubstansen, som volumenmæssigt og i


Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

mekanisk henseende er afgørende, og ovennævnte modifikation<br />

sikrer inden <strong>for</strong> visse rammer, at egenskaber som styrke og stivhed<br />

løbende tilp<strong>as</strong>ses det aktuelle bel<strong>as</strong>tningsniveau.<br />

Intercellularsubstansen kan betragtes som et komposit (sammensat)<br />

materiale, hvor en grundsubstans er <strong>for</strong>stærket af fibre,<br />

ofte i en bestemt mængde og i et bestemt mønster. <strong>Det</strong> kompositte<br />

vævs samlede mekaniske egenskaber vil derefter være afhængige<br />

af grundsubstansen, om den er en væske, en gel eller et f<strong>as</strong>t<br />

stof, af fibrene, deres art, geometri og mængde, samt af en eventuel<br />

interaktion mellem fibre og grundsubstans (18).<br />

Grundsubstansen i bindevæv og bruskvæv er en viskøs væske<br />

eller en hydreret gel med et større eller mindre indhold af salte,<br />

proteoglykaner og ikke-specifikke glycoproteiner. I bruskvæv har<br />

grundsubstansen et særligt stort indhold af proteoglykaner samlet<br />

i kæmpemolekyler af en ud<strong>for</strong>mning, som gør dem ekstremt<br />

hydrofile og der<strong>for</strong> i stand til at binde store mængder vand (3).<br />

Med dette indesluttet i et netværk af kollagene fibre tilføres<br />

brusken dens karakteristiske vævsspænding og kompressionsstivhed.<br />

I knoglevæv er grundsubstansen mineraliseret, hvilket i dette<br />

tilfælde giver materialet dets stivhed og styrke.<br />

Fibrene findes i to <strong>for</strong>mer, de kollagene fibre og el<strong>as</strong>tinfibrene.<br />

De har <strong>for</strong>skellige mekaniske egenskaber og vil, afhængigt af<br />

deres volumenfraktion, tilføre det kompositte materiale disse<br />

egenskaber.<br />

Kollagene fibre - bevægeapparatets <strong>for</strong>etrukne el<strong>as</strong>tik<br />

Kollagene fibre har traditionelt været sat i modsætning til “el<strong>as</strong>tiske”<br />

fibre og der<strong>for</strong> i sig selv betragtet som uel<strong>as</strong>tiske. I de sidste<br />

tyve år har et stigende antal undersøgelser beskæftiget sig med<br />

bel<strong>as</strong>tning af kollagene fibre, som de findes i muskelsener og ligamenter,<br />

og det fremgår heraf, at fiberen ikke alene er el<strong>as</strong>tisk,<br />

men må udnævnes til at være bevægeapparatets <strong>for</strong>etrukne el<strong>as</strong>tik.<br />

<strong>Det</strong>te <strong>for</strong>hold har medført en del nytænkning vedrørende<br />

fibrenes betydning <strong>for</strong> bevægeapparatets mekanik, effektydelse<br />

og tolerance over <strong>for</strong> skader.<br />

De kollagene fibriller er komplekst opbyggede af venstre- og<br />

højre-snoede molekylære helices holdt sammen af intermolekylære<br />

tværbindinger. Fibrillerne, som er 30 nm i diameter, og som<br />

kan være ubegrænset lange, holdes sammen i større enheder som<br />

fibre og fiberbundter. Der findes 5 eller 6 typer af kollagen, hvoraf<br />

i biomekanisk henseende især type 1 og type 2 er af betydning.<br />

Type 1, som udviser den største fiberdiameter, findes i ren<br />

11


Spænding<br />

▲<br />

12<br />

De<strong>for</strong>mation<br />

Figur 1. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve<br />

<strong>for</strong> et ideelt<br />

el<strong>as</strong>tisk legeme.<br />

▲<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

<strong>for</strong>m i sene- og knoglevæv og i blanding med andre typer i<br />

læderhud og ligamenter (ledbånd). Type 2 findes i ledbrusk, i<br />

rygsøjlens båndskiver (disci) og i gl<strong>as</strong>legemet i øjet, strukturer<br />

der i øvrigt er karakteriserede ved hverken at være <strong>for</strong>synede<br />

med kar eller nerver (34).<br />

El<strong>as</strong>ticitet er et materiales eller en strukturs evne til at de<strong>for</strong>meres,<br />

når det/den udsættes <strong>for</strong> en ydre kraft, samt efterfølgende at<br />

genindtage sin oprindelige <strong>for</strong>m og størrelse, når den ydre kraft<br />

ophører. I et ideelt el<strong>as</strong>tisk legeme er der et lineært <strong>for</strong>hold mellem<br />

bel<strong>as</strong>tning og de<strong>for</strong>mation, og der er ingen tøven hverken<br />

ved bel<strong>as</strong>tningen eller ved den efterfølgende afl<strong>as</strong>tning. <strong>Det</strong>te er i<br />

1678 udtrykt ved Hooke’s lov: ut tensio sic vis (som de<strong>for</strong>mationen<br />

således kraften).<br />

Fig. 1 viser en spændings-de<strong>for</strong>mationskurve <strong>for</strong> et sådant legeme.<br />

På kurven aflæses samhørende værdier <strong>for</strong> spænding og<br />

de<strong>for</strong>mation. Hvis bel<strong>as</strong>tningen er gennemført til brud, vil endepunktets<br />

koordinater angive legemets tolerance som hhv brudstyrke<br />

og brudde<strong>for</strong>mation.<br />

For en struktur som en fjeder eller et bestemt ligament udtrykkes<br />

den løbende spænding og brudstyrken, som er lig med den<br />

maksimale spænding, i Newton. For et materiale må de to<br />

størrelser angives i Newton pr arealenhed, kun herved er sammenligninger<br />

mulige. På engelsk kaldes spænding pr arealenhed<br />

stress. I den internationale standard måles stress i enheden P<strong>as</strong>cal<br />

(= 1 Newton pr m 2 - 1 Pa = 1N·m -2). I biologien anvendes imidlertid<br />

oftest den umiddelbart mere <strong>for</strong>ståelige enhed Newton pr<br />

cm 2 (= 10 4 Pa).<br />

De<strong>for</strong>mation udtrykkes i absolutte enheder som m eller mm,<br />

eller relativt som procent af udgangslængden. <strong>Det</strong> sidste er ligesom<br />

begrebet stress især anvendeligt ved sammenligning af materialer.<br />

På engelsk bruges her udtrykket strain, som er uden<br />

enhed, da det er længde divideret med længde.<br />

Stress-strain kurvens hældning angiver det pågældende materiales<br />

el<strong>as</strong>tiske stivhed, også kaldet Young’s modulus. For en struktur<br />

angives stivheden (fjederkonstanten) som spændingstilvæksten<br />

ved en given de<strong>for</strong>mation, altså i newton pr m eller newton<br />

pr cm. Den kan også angives som spændingstilvæksten ved en<br />

<strong>for</strong>dobling resp. halvering af udgangslængden (på engelsk = 1<br />

strain) eller ofte i praksis som spændingstilvæksten ved en <strong>for</strong>længelse<br />

eller <strong>for</strong>kortelse på 1/1000 del af udgangslængden (= 1<br />

microstrain).<br />

Hvis de<strong>for</strong>mationen ved tryk eller træk måles i meter og<br />

spændingen i Newton, vil arealet under kurven være det matematiske<br />

udtryk <strong>for</strong> den ophobede el<strong>as</strong>tiske energi udtrykt i joule<br />

(1 joule = 1 N·m). Som anden energi kan den omdannes til arbejde<br />

eller dissiperes som varme.


Parametrene maksimal spænding (F) og maksimal de<strong>for</strong>mation<br />

(x) samt el<strong>as</strong>tisk stivhed (k) og el<strong>as</strong>tisk energi (E) er <strong>for</strong> et ideelt<br />

el<strong>as</strong>tisk legeme tidsuafhængige og entydigt samhørende på den<br />

måde, at kendes to af værdierne, kan de to øvrige udregnes.<br />

F = k · x<br />

E = 0.5 · F · x = 0.5 · k · x 2<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Kollagent væv tåler en bel<strong>as</strong>tning på 6.000 til 8.000 N·cm -2<br />

(svarende til 8 · 10 7 Pa) og kan herunder <strong>for</strong>længes 8-10%. <strong>Det</strong>s<br />

stivhed angives til omkring 1 GPa (= 10 9 Pa) (6). Ligamenter med<br />

meget bugtede fibre som visse af ankelleddets ledbånd (lig. talofibulare<br />

anterius) kan dog <strong>for</strong>længes 20-30% (2, 28).<br />

Tolerancen kan dog også og ofte med <strong>for</strong>del angives som arealet<br />

under hele kurven, som vil være et udtryk <strong>for</strong> den maksimale<br />

el<strong>as</strong>tiske energi, legemet kan rumme. Friskt kollagent væv kan<br />

optage op til 2.500 J/kg materiale, hvilket er 20 gange mere, end<br />

moderne fjederstål kan rumme pr samme vægtenhed (15, 27).<br />

Målt på denne måde er det et yderst effektivt materiale, naturen<br />

råder over.<br />

Kollagene fibre og væv er imidlertid kun lineært el<strong>as</strong>tiske i et<br />

begrænset område (fig. 2). De har desuden viskøse egenskaber,<br />

og de taber energi under længerevarende udspændinger (stressrelaksation).<br />

De fire parametre (spænding, de<strong>for</strong>mation, stivhed og<br />

energiindhold) er ikke entydigt samhørende, og <strong>for</strong> organismen<br />

rummer dette både ulemper og <strong>for</strong>dele. Ligamenter, ledkapsler og<br />

sener udviser typisk en bel<strong>as</strong>tnings-de<strong>for</strong>mationskurve som fig. 2.<br />

Efter et fodparti, hvor de bugtede fibre udrettes og efterhånden<br />

alle begynder at bære spænding, ses det lineært el<strong>as</strong>tiske område,<br />

hvis hældning angiver materialets eller strukturens egentlige stivhed.<br />

Hvis udspændingen <strong>for</strong>tsættes, nås bel<strong>as</strong>tningsgrænsen, hvor<br />

stivheden begynder at aftage, hvor permanente <strong>for</strong>andringer og<br />

skader udvikler sig, og hvor smertegrænsen i øvrigt ligger. Efter<br />

yderligere bel<strong>as</strong>tning nås brudgrænsen (6, 11, 33).<br />

En arealbetragtning viser, at der skal en vis mængde energi til<br />

at nå bel<strong>as</strong>tningsgrænsen, men at der skal yderligere en relativt<br />

stor energimængde til <strong>for</strong> at nå brudgrænsen. I denne materialeegenskab<br />

ligger der en vigtig sikkerhedsmargin over <strong>for</strong> et totalt<br />

brud, en margin der ikke markerer sig, hvis man nøjes med at<br />

aflæse y-koordinaten <strong>for</strong> henholdsvis bel<strong>as</strong>tningsgrænse og brudstyrke.<br />

Kollagene væv er effektive på den måde, at de er seje, og<br />

at de kan rumme megen el<strong>as</strong>tisk energi, men deres egenskaber<br />

er tidsafhængige, hvilket viser sig ved øgende stivhed og spænding<br />

ved øgende udspændingsh<strong>as</strong>tighed (fig. 3), samt ved deres<br />

tilbøjelighed til at stressrelaksere og krybe ved længerevarende<br />

udspændinger (15).<br />

▲<br />

13<br />

Spænding<br />

De<strong>for</strong>mation<br />

Figur 2. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve<br />

<strong>for</strong> ligament.<br />

Bel<strong>as</strong>tningsgrænse og brudgrænse<br />

er markerede.<br />

Spænding<br />

▲<br />

C B<br />

A<br />

De<strong>for</strong>mation<br />

Figur 3. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve<br />

<strong>for</strong> ligament<br />

visende viskøse egenskaber.<br />

Stivhed og styrke tiltager<br />

ved stigende de<strong>for</strong>mationsh<strong>as</strong>tighed<br />

fra A til C.<br />

▲<br />


▲<br />

Spænding<br />

Tid<br />

Figur 4. Stressrelaksationskurve<br />

<strong>for</strong> ligament. De<strong>for</strong>mationen<br />

holdes konstant.<br />

De<strong>for</strong>mation<br />

▲<br />

14<br />

Figur 5. Krybningskurve <strong>for</strong><br />

ligament. Spændingen holdes<br />

konstant.<br />

▲<br />

▲<br />

Tid<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Stressrelaksation er det fænomen, at den efter en bestemt<br />

de<strong>for</strong>mation opnåede spænding i et viskoel<strong>as</strong>tisk væv henfalder<br />

eksponentielt med tiden (fig. 4). I <strong>for</strong>søg med fingersener har vi<br />

fx efter 20 s fundet en relaksation på 20%. Krybning (creep) er<br />

det tilhørende fænomen, at hvis spændingen over materialet holdes<br />

konstant, vil det <strong>for</strong>længes eksponentielt ud over den i første<br />

omgang opnåede de<strong>for</strong>mation (fig. 5) (18). Begge fænomener er<br />

almindeligt kendte jf strengeinstrumenter, der skal stemmes jævnligt,<br />

og et gammelt tag, der synker på midten.<br />

Ved en el<strong>as</strong>tisk de<strong>for</strong>mation tabes altid en vis del af den tilførte<br />

energi. Tabet kaldes hysterese og er <strong>for</strong> kollagene ligamenter i<br />

størrelsesordenen 20%.<br />

El<strong>as</strong>tinfibre<br />

El<strong>as</strong>tin findes som fibre og membraner i arterier, i lunger, i læderhuden<br />

og i ligamenter. Der findes kun få af de i anatomien<br />

benævnte ligamenter, som har overvægt af el<strong>as</strong>tinfibre, således<br />

kun ligamenta flava, som indgår i bagvæggen af rygmarvskanalen<br />

i rygsøjlen, og et område i stemmebåndet (ligamentum vocalis).<br />

Mekanisk adskiller el<strong>as</strong>tin sig fra kollagen ved at have en<br />

strækbarhed på op til 80-100%, ved at have en el<strong>as</strong>tisk stivhed på<br />

kun 0,4 MPa, og ved kun at rumme en beskeden mængde el<strong>as</strong>tisk<br />

energi (fig. 6). Hertil kommer, at el<strong>as</strong>tinfibrenes tidsafhængighed<br />

er mindre, dvs de udviser ringe stressrelaksation og<br />

hysterese (11, 22, 24, 26).<br />

Spænding<br />

▲<br />

·<br />

8<br />

Koll.<br />

Figur 6. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve <strong>for</strong> kollagen- og el<strong>as</strong>tinligament.<br />

·<br />

80<br />

El.<br />

De<strong>for</strong>mation (%)<br />


Vand fungerer som nødvendig “pl<strong>as</strong>ticiser” <strong>for</strong> el<strong>as</strong>tin-fibrillerne,<br />

og deres el<strong>as</strong>tiske egenskaber påvirkes der<strong>for</strong> stærkt af en evt<br />

dehydrering af organismen. <strong>Det</strong> afspejler sig eksempelvis i<br />

hudens spænding (turgor), som der<strong>for</strong> bliver af betydning <strong>for</strong><br />

bedømmelsen af en sådan tilstand (17).<br />

El<strong>as</strong>tinfibre er i organismen altid sikrede mod overstrækning af<br />

kollagene fibre, som i de nævnte ligamenter ligger i så store bugter,<br />

at de først anspændes ved 50-80% <strong>for</strong>længelse af det samlede<br />

ligament.<br />

Bindevæv - løst og f<strong>as</strong>t<br />

Bindevæv <strong>for</strong>ekommer i en løs og en f<strong>as</strong>t <strong>for</strong>m afhængigt af den<br />

indbyrdes mængde af grundsubstans og fibre. Løst bindevæv findes<br />

især som fedtholdigt pakkemateriale i kropshulerne, som<br />

bevægelige vævsområder i og omkring leddene med indflydelse<br />

på disses p<strong>as</strong>sive stivhed, og som fokusområder ved en række<br />

gigtsygdomme.<br />

F<strong>as</strong>t bindevæv har et højt indhold af fibre. Disse kan være<br />

organiserede i et tre-dimensionalt fletværk som fx i læderhuden,<br />

eller mere eller mindre parallelt som i sener, f<strong>as</strong>cier og ligamenter.<br />

Den pågældende strukturs samlede el<strong>as</strong>tiske stivhed er i høj<br />

grad afhængig af fibrenes sammensætning og retningsmæssige<br />

organisation. Senevæv, som det mest organiserede og rene kollagene<br />

væv, har som nævnt en stivhed på omkring én GPa og en<br />

trækstyrke på 6-8.000 N . cm -2. <strong>Det</strong> sidste svarer til, at Akillessenen,<br />

som har et tværsnit på knap en cm 2, kan tåle 6-700 kg træk.<br />

Bruskvæv - en sump af bundet vand<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Hyalin brusk optræder tidligt i føtallivet som det første skelet.<br />

Brusk er et simpelt materiale <strong>for</strong>stået på den måde, at det kan<br />

vokse interstitielt ved celledeling og øgning af grundsubstansen.<br />

<strong>Det</strong> skal ikke først nedbrydes og nydannes, som fx knoglevæv<br />

skal. Brusk er der<strong>for</strong> et velegnet voksemedie, og dette udnyttes<br />

både ved fosterets vækst og ved den postnatale længdevækst i<br />

epifyseskiverne.<br />

Brusk er som de andre støttevæv et komposit materiale, der i<br />

sin hyaline <strong>for</strong>m består af 70-75% vand, 15-20% kollagen (type 2)<br />

og 2-10% proteoglykaner <strong>for</strong>uden enkelte andre bestanddele.<br />

Proteoglykanerne er kæmpemolekyler, som med en højt organiseret<br />

overflade af elektronegativitet er i stand til at binde de store<br />

mængder vand. Fr<strong>as</strong>tødning mellem de elektronegative overflader<br />

giver materialet en del af dets stivhed, der der<strong>for</strong> øges i takt<br />

15


16<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

med, at vandet under en kompression presses ud af brusken, og<br />

de ladede overflader derved nærmer sig hinanden. Osmotiske<br />

kræfter giver yderligere materialet en tendens til at svulme op (7).<br />

Grundsubstansen er bundet og <strong>for</strong>stærket af et netværk af kollagene<br />

fibre, der i ledbrusk har et bue<strong>for</strong>met <strong>for</strong>løb fra deres <strong>for</strong>ankring<br />

i den lednære knogle til ledoverfladen, hvor fibrene<br />

kommer til at ligge tangentielt. Bruskens trækstyrke sikres herved.<br />

Ved bel<strong>as</strong>tning kan ledbrusk de<strong>for</strong>meres op til 50% af den<br />

oprindelige tykkelse. Under de<strong>for</strong>mationen strækkes de kollagene<br />

fibre, det interstitielle tryk stiger, og grundsubstansens vand<br />

presses ud som af en sump, alt sammen dog i en el<strong>as</strong>tisk, reversibel<br />

proces. Den store eftergivelighed (compliance) <strong>for</strong>hindrer, at<br />

kar og nerver kan eksistere i vævet. Materialet er der<strong>for</strong> henvist<br />

til at ernære sig ved diffusion fra omgivelserne og ved den<br />

væsketransport, der fremkommer som resultat af bevægelser og<br />

det osmotiske tryk. Varieret bel<strong>as</strong>tning dagen igennem er en<br />

betingelse <strong>for</strong> bruskens rette ernæring og funktion.<br />

Knoglevæv – et retnings-, steds- og tidsafhængigt materiale<br />

Knoglevæv er et el<strong>as</strong>tisk f<strong>as</strong>tstof med stor materialestyrke og stor<br />

stivhed. Som en første tilnærmelse kan følgende værdier angives<br />

<strong>for</strong> frisk, ikke-tørret, human substantia compacta:<br />

Kompression Styrke 20.000 N·cm -2<br />

Eftergivelighed 1-2%<br />

El<strong>as</strong>tisk stivhed 20 GPa<br />

Tension Styrke 14.000 N·cm -2<br />

Eftergivelighed 0,7-3%<br />

El<strong>as</strong>tisk stivhed 17 GPa<br />

Tabel 1. Materialestyrke <strong>for</strong> longitudinel bel<strong>as</strong>tning af kompakt knoglevæv.<br />

Knoglevæv er imidlertid et anisotropt og inhomogent materiale<br />

(anisotropt: <strong>for</strong>skellige egenskaber i <strong>for</strong>skellige retninger, inhomogent:<br />

uensartet sammmensat). De anførte værdier gælder således<br />

kun <strong>for</strong> longitudinel bel<strong>as</strong>tning af kompakt væv. Ved transverselle<br />

bel<strong>as</strong>tninger og over <strong>for</strong> torsioner udviser knoglevæv<br />

mindre tolerancer. Materialet er yderligere viskoel<strong>as</strong>tisk og<br />

trætbart, værdierne er der<strong>for</strong> også afhængige af bel<strong>as</strong>tningsh<strong>as</strong>tighed<br />

og de umidddelbart <strong>for</strong>udgående bel<strong>as</strong>tningers art og antal,


herunder evt vibrationer. Endelig er værdierne afhængige af<br />

mineraliseringsgraden, som igen er afhængig af køn, alder og<br />

gennemsnitligt bel<strong>as</strong>tningsniveau (10, 31).<br />

Inhomogenitet findes både i det makroskopiske og det mikroskopiske<br />

område. Makroskopisk ved at knoglevæv <strong>for</strong>ekommer i<br />

en kompakt og en spongiøs <strong>for</strong>m, endda med <strong>for</strong>skellige grader<br />

af porositet. Inden <strong>for</strong> det kompakte væv er der osteoner (Haverske<br />

systemer) og områder af interstitielle lameller af <strong>for</strong>skellig<br />

alder og med <strong>for</strong>skellig mineraliseringsgrad. Endelig er materialet<br />

i det mikroskopiske område sammensat af to f<strong>as</strong>er: de hårde<br />

hydroxyapatitkrystaller og de bløde kollagene fibre.<br />

For spongiøst knoglevæv, som fx træffes i enderne af rørknoglerne<br />

og i hvirvellegemerne, findes, at styrken og stivheden er<br />

proportional med knogledensiteten i henholdsvis anden og tredje<br />

potens (8, 10). Brudrisikoen stiger der<strong>for</strong> afgørende ved aftagende<br />

mineraliseringsgrad. Knoglemineralindholdet er et tilgængeligt<br />

mål <strong>for</strong> densiteten hos levende og er dermed en parameter <strong>for</strong><br />

brudrisiko. Måling af mineraliseringsgraden hos postmenopausale<br />

kvinder er aktuel <strong>for</strong> en vurdering af denne risiko.<br />

Støttevævenes funktion i organismen<br />

Ligamenter - bel<strong>as</strong>tning og mekanoreception<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Ligamenter <strong>for</strong>ekommer som selvstændige strukturer og som <strong>for</strong>stærkninger<br />

i ledkapsler. <strong>Det</strong> er vigtigt at gøre sig klart, at en <strong>for</strong>stærkning<br />

af et ledkapselområde kan have to funktioner: en<br />

mekanisk og en mekanoreceptorisk, og i visse tilfælde synes det<br />

at være den sidste, der er den egentlige funktion. Ligamenter er<br />

til denne funktion udstyrede med spændingsreceptorer, der udviser<br />

<strong>for</strong>skel både i tærskelværdi og i den h<strong>as</strong>tighed, hvormed de<br />

adapterer sig til konstante spændinger. Centralnervesystemet kan<br />

gennem disse receptorer følge leddenes stilling, deres bevægelsesretning<br />

og -h<strong>as</strong>tighed, og afstand til en yderstilling (19).<br />

En <strong>for</strong>stærkning bestående af et øget antal fibre og/eller en<br />

øgning af de eksisterende fibres tykkelse vil medføre øget styrke,<br />

øget stivhed og øget kapacitet til at rumme el<strong>as</strong>tisk energi. <strong>Det</strong> er<br />

den mekaniske del.<br />

For de ligamenter, hvor de<strong>for</strong>mationen er den primære variable<br />

og spændingen den afledede variable (ut tensio sic vis), vil en<br />

øget stivhed alt andet lige give et øget spændingsområde og dermed<br />

en bedring af signal<strong>for</strong>holdet og mulighed <strong>for</strong> finere diffe-<br />

17


Spænding<br />

▲<br />

2.<br />

18<br />

<strong>for</strong>stærket<br />

normalt<br />

skadet<br />

1.<br />

De<strong>for</strong>mation<br />

Figur 7. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve<br />

<strong>for</strong> <strong>for</strong>stærket,<br />

normalt og skadet ligament.<br />

Ved samme de<strong>for</strong>mation<br />

(1) vil det <strong>for</strong>stærkede<br />

ligament kunne give en <strong>for</strong>stærket<br />

og mere differentieret<br />

spændingsregistrering til<br />

centralnervesystemet. Ved<br />

pludselig overgang fra normalt<br />

til skadet ligament vil<br />

spændingen og spændingsregistreringen<br />

ved samme<br />

de<strong>for</strong>mation blive reduceret,<br />

og centralnervesystemet,<br />

som i begyndelsen er<br />

uvidende om de ændrede<br />

mekaniske <strong>for</strong>hold, vil<br />

undervurdere (2) den faktiske<br />

de<strong>for</strong>mation og dermed<br />

den faktiske ledstilling.<br />

▲<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

rentiering i perceptionen (fig. 7). Eksempelvis vil et kollateralt ligament<br />

i ankelleddet blive de<strong>for</strong>meret afhængigt af dets akseafstand<br />

og af leddets vinkelbevægelse, og den opnåede spænding<br />

og dermed mekanoreception vil blive afledt heraf. Hvis mekanoreceptionen<br />

kunne tænkes at være den egentlige funktion fx <strong>for</strong><br />

lig. talofibulare anterius, som er det hyppigst skadede (<strong>for</strong>stuvede)<br />

og hyppigst behandlede ligament i ankelledskomplekset, så<br />

bliver det mindre mærkeligt, at ligamentets maksimale styrke kun<br />

ligger på omkring 20 kg (2, 28), mens bel<strong>as</strong>tningen på ankelleddet<br />

løber op til 4-6 gange legemsvægten, altså 3-400 kg. Mekanisk<br />

synes ligamentet helt utilstrækkeligt til at modstå denne<br />

bel<strong>as</strong>tning, og dets rolle kan bedst <strong>for</strong>stås, hvis dets el<strong>as</strong>tiske stivhed<br />

er reguleret og bestemt af hensynet til differentieret mekanoreception.<br />

På samme måde vil det primære i skaden kunne <strong>for</strong>stås som en<br />

reduktion i stivheden med <strong>for</strong>styrret mekanoreception til følge i<br />

stedet <strong>for</strong> en løshed eller anden mekanisk defekt (fig. 7). Og det<br />

ville give proprioceptiv træning en større plads i behandlingen<br />

(32).<br />

Muskelsener - modifikation af effektydelsen<br />

Musklerne fungerer i den levende organisme som bevægeapparatets<br />

fjedre, støddæmpere og effektgeneratorer, og senerne har en<br />

vigtig rolle i alle tre funktioner (9, 27).<br />

Nyttevirkningen <strong>for</strong> en isoleret muskel, dvs den del af den i<br />

musklen omsatte kemiske energi der bliver til mekanisk arbejde,<br />

angives at være 25-30%. Alligevel kan man ved spring og løb<br />

registrere nyttevirkninger på over 50%. Fænomenet <strong>for</strong>klares ved,<br />

at musklerne og især muskelsenerne er el<strong>as</strong>tiske, og at noget af<br />

det <strong>for</strong>udgående nedsprings energi optages som el<strong>as</strong>tisk energi<br />

og genbruges i opspringet (fjedervirkning). Maksimering af nyttevirkningen<br />

ved personlig udvælgelse på baggrund af det kollagene<br />

vævs sammensætning og ved specifik træning, samt ved koordinering<br />

med materialeegenskaber i sko og underlag står i fokus i<br />

megen sportsbiomekanisk <strong>for</strong>skning.<br />

Organismens samlede effektydelse (power), der jo er mekanisk<br />

energi omsat pr tidsenhed og der<strong>for</strong> måles i N · m · s -1, kan øges<br />

ved at øge brøkens tæller dvs øge den tilførte mekaniske energi,<br />

og/eller ved at reducere nævneren, tiden. En betragtelig effekt<strong>for</strong>stærkning<br />

(poweramplification) opnås ofte ved at ændre tiden.<br />

Ved knæbøjningen i sidste skridt i indløbet til et højde- eller<br />

længdespring lægges der således el<strong>as</strong>tisk energi ind i lårets store<br />

sener dels ved konvertering af løberens kinetiske energi og dels<br />

ved samtidig kontraktion af musklerne. Processen tager 4-500 ms,


mens udløsningen i afsættet kun tager omkring 100 ms (16). <strong>Det</strong><br />

er senernes <strong>for</strong>del, at de kan aflevere energien hurtigere end<br />

musklerne kan, og at der ved den midlertidige deponering af<br />

energien i senerne og efterfølgende h<strong>as</strong>tige udløsning kan opnås<br />

den ønskede effekt<strong>for</strong>stærkning. Ved <strong>for</strong>søg med m.plantaris<br />

senen hos mennesker fandt vi, at der ved en sådan tidsreduktion<br />

er teoretisk mulighed <strong>for</strong> op til en 10 ganges <strong>for</strong>stærkning (29).<br />

Princippet er det samme som i en fiskestang, hvis virkning ligger<br />

i, at der i den sidste del af tilbagesvinget tilføres energi fra<br />

begge ender af stangen, og at energien derefter udløses på ganske<br />

kort tid i et svirp fremad. Ligesom i bevægeapparatet er<br />

timingen afgørende <strong>for</strong> effekten.<br />

I løft med et ryk bruges kroppens el<strong>as</strong>tiske områder inkl. den i<br />

bughulen indesluttede luft til på lignende vis at opnå en effekt<strong>for</strong>stærkning.<br />

Risikoen ved de således frembragte store, om end<br />

kortvarige effektydelser er, at de bel<strong>as</strong>ter og evt overbel<strong>as</strong>ter de<br />

bærende strukturer i og omkring leddene og i rygsøjlen. <strong>Det</strong><br />

tager lang tid (måske år) at opbygge støttevævene til de ydelser,<br />

der er aktuelle i visse dele af arbejdslivet, og det kræver <strong>for</strong>tsat<br />

træning at vedligeholde vævene i denne tilstand. Arbejdslivet<br />

burde i høj grad interessere sig <strong>for</strong> de principper og krav til<br />

træning, som er udviklet <strong>for</strong> sportsydelser.<br />

Støddæmpning (effektreduktion) er på sammme måde en vigtig<br />

del af bevægeapparatets funktion, både ved store amplituder som<br />

ved nedspring og ved små amplituder som ved vibrationer. Energien<br />

tages hovedsagelig ud via muskelfibrene, mens senerne,<br />

som ligger i serie med muskelfibrene, virker som midlertidige<br />

depoter ved de h<strong>as</strong>tige ændringer.<br />

Ægte led - gnidningsfri præcisionsbevægelse<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

De ægte led skal sikre organismen en gnidningsfri, mekanisk stabil<br />

bevægelighed med en høj grad af geometrisk præcision og<br />

med et <strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tningen p<strong>as</strong>sende kontaktareal.<br />

Præcisionen opnås, ved at ledfladerne har en vis dimension,<br />

således at bevægebaner og geometriske omdrejningsakser kan<br />

være tilp<strong>as</strong> veldefinerede. Leddene kan desuden være <strong>for</strong>synede<br />

med ossøse føringskamme og styrekulisser samt ledbånd og kapsel<strong>for</strong>stærkninger<br />

til sikring og begrænsning af bevægelserne.<br />

Væsentlig <strong>for</strong> stabiliteten er desuden den mekanoreception,<br />

som holder nervesystemet underrettet om h<strong>as</strong>tigheder, bevægelsesretning<br />

og afstand til yderstillinger og dermed om behovet <strong>for</strong><br />

støtte og korrektion fra musklernes side. Uden en løbende klarmelding<br />

fra mekanoreceptionen kan leddene i realiteten ikke<br />

bel<strong>as</strong>tes, hvilket man tydeligt ser ved ledbåndsskader i knæet.<br />

19


▲<br />

Spænding<br />

20<br />

De<strong>for</strong>mation<br />

Figur 8. Ved konstant<br />

spænding øges den optagne<br />

el<strong>as</strong>tiske energi med<br />

aftagende el<strong>as</strong>tisk stivhed.<br />

▲<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Friktionen i leddet er afhængig af synovialvæsken og specielt<br />

dennes indhold af hyaluronsyre. Synovialvæsken dannes af ledkapslernes<br />

karrige synovialmembran.<br />

Kontrol af slid og gnidningsmodstand i et led, der alternerer i<br />

sin bevægelsesretning og snart bel<strong>as</strong>tes statisk og snart under<br />

relativt stor bevægelsesh<strong>as</strong>tighed, er kendt som et stort problem i<br />

m<strong>as</strong>kinkonstruktioner. I organismen er det løst ved <strong>for</strong>skellige<br />

principper eller metoder, som dominerer alt efter den øjeblikkelige<br />

opgave. Ved statisk bel<strong>as</strong>tning beskyttes overfladerne af en<br />

såkaldt grænselags-smøring fremkaldt af et molekylært lag af<br />

glycoproteiner adsorberet til ledoverfladerne. I dynamiske situationer,<br />

hvor der er en evt h<strong>as</strong>tig bevægelse mellem ledfladerne,<br />

fanges den viskøse ledvæske som et smøringsmedie mellem de<br />

bærende flader og holder disse adskilte (oliebad eller hydrodynamisk<br />

smøring) (20).<br />

Endelig kan de biologiske led udnytte den vævsvæske, der<br />

under bel<strong>as</strong>tningen presses ud af brusken, til yderligere at holde<br />

ledfladerne adskilte. Tilsammen opnås en smøringsgrad eller friktionskoefficient<br />

i de biologiske led, som er en til to størrelsesordner<br />

bedre end <strong>for</strong>holdene i tekniske led og kuglelejer (20).<br />

Temperaturen, som er afgørende <strong>for</strong> smørende væskers viskositet,<br />

holdes rimeligt konstant også ude i de store ekstremitetsled,<br />

som ellers er ret kuldeeksponerede, idet de er uden dække af<br />

varmende muskler og isolerende fedt. Temperaturbeskyttelsen<br />

sker ved et netværk af små arterier, som findes uden på ledkapslerne<br />

netop omkring ekstremitetsleddene, og som ved reguleret<br />

gennemblødning efter behov etablerer en slags varmekappe.<br />

Arbejdsbeklædning til kolde omgivelser kan p<strong>as</strong>sende indeholde<br />

speciel isolering omkring disse led.<br />

Skelettet - et kompromis i el<strong>as</strong>tisk stivhed<br />

Rygsøjlen og de lange rørknogler bel<strong>as</strong>tes i en kombination af<br />

kompression, bøjning og torsion, og det giver strukturerne en<br />

el<strong>as</strong>tisk instabilitet med risiko <strong>for</strong> udbøjningsbrud (buckling). Den<br />

kritiske faktor ved kompressionsbel<strong>as</strong>tning af slanke søjler som<br />

de nævnte er ikke styrken, men materialets og strukturens samlede<br />

stivhed, som der<strong>for</strong> søges så stor som muligt. Ved kollisioner<br />

med bøjning og torsion til følge er det imidlertid strukturens evne<br />

til at absorbere energi, der er det kritiske, og denne evne maksimeres<br />

<strong>for</strong> en given spænding ved aftagende stivhed, hvorved<br />

strukturen bliver mindre skør (fig. 8).<br />

For at skelettet kan udføre sine mangeartede funktioner som<br />

vægtstangsarme <strong>for</strong> musklerne, som bærer af tyngdekraft og<br />

pludselige accelerationer samt som beskytter af de indre organer,


må det der<strong>for</strong> fremstå med et bel<strong>as</strong>tningsafhængigt kompromis i<br />

sin el<strong>as</strong>tiske stivhed. Kompromiset ændres dog med alderen,<br />

hvor knoglevæv efterhånden får øget stivhed og bliver skørt.<br />

Bevægeapparatet<br />

- en letvægtskonstruktion<br />

M<strong>as</strong>se er træghed i henseende til bevægelser og acceleration, og<br />

<strong>for</strong> megen m<strong>as</strong>se er således en negativ overlevelsesfaktor <strong>for</strong> de<br />

fleste organismer i frit liv. Bevægeapparatet er der<strong>for</strong> udviklet<br />

som en letvægtskonstruktion med et i ethvert individ, patient,<br />

sportsperson eller arbejdstager og til enhver tid aktivt kompromis<br />

mellem tilstrækkelig m<strong>as</strong>se (robusthed) og tilstrækkelig accelerationsevne.<br />

Ved ændret bel<strong>as</strong>tningsniveau ændrer støttevævene<br />

ligesom muskulaturen sig som oprindeligt udsagt i Wolff’s lov. I<br />

praksis er der dog betydelige <strong>for</strong>skelle på h<strong>as</strong>tigheden i de enkelte<br />

vævs reaktioner. Ved øget træning øges således muskelstyrken<br />

sammen med konditallet i løbet af uger, mens knoglevæv, der<br />

først skal undergå en selektiv resorption, skal bruge 3-4 måneder,<br />

og de stofskiftemæssigt p<strong>as</strong>sive væv som sener og ligamenter<br />

behøver omkring et halvt år (4, 12, 35).<br />

Der er ikke ødslet med materialerne i bevægeapparatet, og som<br />

letvægtsstruktur er det karakteriseret ved sin evne til ved el<strong>as</strong>tisk<br />

de<strong>for</strong>mering at <strong>for</strong>dele de fysiske bel<strong>as</strong>tninger og undgå lokale<br />

overskridelser af bel<strong>as</strong>tningsgrænserne. Da det er et levende<br />

system, kan det yderligere ved centralnervesystemets styring<br />

aktivt <strong>for</strong>dele en bel<strong>as</strong>tning i tid og rum.<br />

Bevægeapparatets strukturelle enheder som ryg, bækken og<br />

fod de<strong>for</strong>meres efter en eksponentiel kurve (fig. 9), dvs under tiltagende<br />

stivhed. Enhederne synes som funktionsbetingelse at<br />

have en yderstilling, hvorudover deres ledkapsler, kar og nerver<br />

ikke tåler at blive strakt yderligere. <strong>Det</strong>te opnås, ved at strukturernes<br />

ligamenter indgår i et kontinuum, hvor flere og flere ligamenter<br />

og fibre inddrages under bevægelsen og derved øger den<br />

el<strong>as</strong>tiske stivhed. Eksempelvis de<strong>for</strong>meres fodbuen ved bel<strong>as</strong>tning,<br />

men aldrig så meget, at man retter den ud og træder direkte<br />

ned på underlaget med svangen.<br />

Bevægemodus og bel<strong>as</strong>tningsmodus<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

En søjle, eksempelvis rygsøjlen, kan pålægges en bel<strong>as</strong>tende<br />

21


22<br />

Figur 9. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurver<br />

målt ved<br />

bel<strong>as</strong>tning af 5 <strong>for</strong>skellige<br />

præparater af fodbuer (F.<br />

Bojsen-Møller).<br />

Figur 10. Stress-<strong>for</strong>delingen<br />

i en søjle ved central og<br />

ved <strong>as</strong>ymmetrisk bel<strong>as</strong>tning.<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

1000 ·<br />

500 ·<br />

0 · .<br />

0<br />

Spænding<br />

(N)<br />

▲<br />

.<br />

1<br />

De<strong>for</strong>mation (mm)<br />

kraft, som måles i Newton. Nede i søjlen <strong>for</strong>deles kraften over et<br />

areal, og hvis den applicerede kraft er nøje centreret, vil den <strong>for</strong>deles<br />

ligeligt i et hvilket som helst tænkt eller reelt tværsnit (fig.<br />

10) (23). Bel<strong>as</strong>tningen skal her udtrykkes i N · cm -2 . En <strong>as</strong>ymmetrisk<br />

appliceret kraft vil <strong>for</strong>deles ujævnt og kan, hvis den angriber<br />

søjlen helt ude i periferien, endda fremkalde trækkræfter på den<br />

modsatte side og give tendens til en såkaldt udbøjningskollaps<br />

(fig. 10). Yderligere kan tolerancen blive overskredet lokalt med<br />

et vævsbrud til følge.<br />

De mere bel<strong>as</strong>tede dele i kroppen kan efter behov omstilles fra<br />

bevægelighed og eftergivelighed til stabilitet og stivhed. Ryggen<br />

holdes normalt S-<strong>for</strong>met krummet med lordoser og kyfoser, og<br />

dette giver en <strong>for</strong> de fleste <strong>for</strong>mål tilstrækkelig stivhed kombineret<br />

med evnen til fjedren og bevægelighed. Hvis en mekanisk S<strong>for</strong>met<br />

søjle bel<strong>as</strong>tes, vil krumningerne øges, og der vil opstå<br />

lokale koncentrationer af tryk- og trækkræfter på henholdsvis de<br />

konkave og de konvekse sider. Ved at rette søjlen ud under<br />

bel<strong>as</strong>tningen opgives <strong>for</strong> en stund en del af de fjedrende egenskaber,<br />

til gengæld kan en jævn <strong>for</strong>deling af trykkræfterne og en<br />

betydelig øgning af udbøjningstolerancen opnås (fig. 11). <strong>Det</strong><br />

sidste sker også på grund af den samtidige opspænding af ligamenter<br />

og f<strong>as</strong>cier på bagsiden (5). Vi kalder det at skifte fra<br />

bevægemodus til bel<strong>as</strong>tnings- eller løftemodus, og lignende<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

.<br />

2<br />


omstillinger synes at kunne <strong>for</strong>egå i bækken og sacroiliacaleddet.<br />

Strategien <strong>for</strong> at undgå en skade ved longitudinel bel<strong>as</strong>tning af<br />

en søjle vil der<strong>for</strong> gå ud på at skabe en så vidt muligt lige søjle<br />

og at centrere den af ydre byrde og egne posturale muskler<br />

resulterende kraftvektor bedst muligt. <strong>Det</strong> kan <strong>for</strong>ventes, at der er<br />

store interindividuelle <strong>for</strong>skelle i nøjagtigheden, hvormed dette<br />

udføres, og der<strong>for</strong> også store <strong>for</strong>skelle i antallet af mindre og<br />

større bel<strong>as</strong>tningsskader.<br />

Graden af <strong>for</strong>overfældning af rygsøjlen i løftemodus bestemmes<br />

af projektionen af det samlede tyngdepunkt <strong>for</strong> krop, hoved,<br />

arme og ydre byrde. Hvis tyngdepunktet projiceres ned gennem<br />

midten af femur (fig. 12), vil momentbel<strong>as</strong>tningen af hofte og<br />

knæ være ensartet, og leddenes muskler kan udnyttes ligeligt.<br />

Yderligere <strong>for</strong>overfældning vil afl<strong>as</strong>te knæene og bel<strong>as</strong>te hofteleddet,<br />

mens en mere oprejst stilling vil afl<strong>as</strong>te hofteleddene og<br />

bel<strong>as</strong>te knæene.<br />

Kollisioner<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Figur 11. Røntgenbillede af normal rygsøjle. Ved drejning af bækkenet kan lændelordosen<br />

udrettes, og bel<strong>as</strong>tningen kan <strong>for</strong>deles jævnt over de parallelt liggende<br />

endeflader af hvirvellegemerne.<br />

En kollision, et stød eller et slag er en kortvarig begivenhed, hvor<br />

en energimængde inden <strong>for</strong> den givne tid overføres fra et legeme<br />

til et andet eller fra en indre struktur til en anden. Under den til-<br />

23<br />

X<br />

X<br />

Tk<br />

▼<br />

Figur 12. I løftemodus skal<br />

lænderyggen rettes ud og<br />

kroppen fældes så meget<br />

<strong>for</strong>over, at projektionen af<br />

det samlede tyngdepunkt<br />

(T k ) <strong>for</strong> krop og ydre byrde<br />

rammer midt imellem<br />

hofteled og knæled.


24<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

hørende de<strong>for</strong>mation må materialets molekyler ændre position i<br />

<strong>for</strong>hold til hinanden. Under ideelt el<strong>as</strong>tiske <strong>for</strong>hold (som kun findes<br />

tilnærmet) er dette tidsuafhængigt, der er ingen tøven. I biologiske<br />

materialer er det imidlertid en tidskrævende proces, hvorunder<br />

energi dissiperes som varme. Viskositeten viser sig her<br />

ved, at materialets modstand mod de<strong>for</strong>mationen øges med<br />

øgende de<strong>for</strong>mationsh<strong>as</strong>tighed. For disse materialer er afp<strong>as</strong>ningen<br />

af energitilvæksten pr tidsenhed (de/dt) efter materialeegenskaberne<br />

der<strong>for</strong> afgørende <strong>for</strong> udfaldet af en kollision.<br />

Små og store kollisioner <strong>for</strong>ekommer i mange af livets <strong>for</strong>hold,<br />

og hvis de implicerede strukturer som nævnt er i stand til at optage<br />

den givne energimængde på den givne tid, vil begivenhederne<br />

opfattes som trivielle og hurtigt være glemte. I modsat fald<br />

optræder skader i makro- eller mikroområdet.<br />

Kortvarigheden må <strong>for</strong> levende organismer defineres både over<br />

<strong>for</strong> deres materialeegenskaber og over <strong>for</strong> centralnervesystemets<br />

reaktionstid. I praksis skal kollisionen være omkring 100 ms eller<br />

derunder <strong>for</strong> at være kortvarig.<br />

Ved en kollision afgives en energimængde ikke alene i et vist<br />

tidsrum, men også over et bestemt areal (effektydelse pr areal,<br />

enhed: N · m · s -1 · cm -2). For at afbøde virkningen på bevægeapparatet<br />

må organismen <strong>for</strong> det første <strong>for</strong>søge at kontrollere energimængden.<br />

For det andet må den gennem langvarig fysisk<br />

træning have opnået en p<strong>as</strong>sende kombination af strukturstivhed<br />

og styrke, så arealet under spændings-de<strong>for</strong>mationskurven, dvs<br />

den maksimalt optagelige energi, bliver stort nok. For det tredje<br />

må den øge kollisionstiden mest muligt ved de<strong>for</strong>mering og/eller<br />

ved at møde den ydre påvirkning tidligt og følge den længst<br />

muligt, eksempelvis som når man griber en bold eller afbøder et<br />

fald. Endelig må den maksimere det ydre og indre areal af overførende<br />

og bærende strukturer, <strong>for</strong> lænderygsøjlen fx ved udretning<br />

og ved nøje centrering af den resulterende bel<strong>as</strong>tningsvektor.<br />

Frakturmekanik<br />

En fraktur opstår, hvis spændingen i et materiale lokalt overstiger<br />

materialets indre kohæsion. Etablering af frakturflader er en energikrævende<br />

proces, og jo mere energi der er til rådighed, jo flere<br />

frakturflader kan der skabes, og jo mere splintret (komminut) bliver<br />

den endelige fraktur (1, 15, 18, 25).<br />

Brud deles i træthedsbrud, som udvikler sig over timer eller<br />

dage typisk i løbet af marchture eller distanceløb, og i de akutte<br />

brud, som igen kan deles i lav- og højenergibrud. Lavenergibrud<br />

kan fx opstå ved et vrid (skiløber), mens de mere energirige brud


ses ved trafikulykker og skudepisoder. Da bruddene oftest sker<br />

på betydeligt kortere tid end den <strong>for</strong>udgående el<strong>as</strong>tiske de<strong>for</strong>mering<br />

af knoglen, sker der en effekt<strong>for</strong>stærkning ved udløsningen<br />

af den ophobede energi. Ved de energirige brud, hvor der tilmed<br />

er et stort overskud af energi, kan dette skabe en chokbølge i de<br />

omgivende bløddele med betydelige skader af disse til følge.<br />

Ved de helt energisvage brud, hvor der ikke tilføres tilstrækkelig<br />

energi, kan revneudviklingen gå i stå og de reparative processer<br />

få overtaget. <strong>Det</strong> sker netop ved den terapeutiske afl<strong>as</strong>tning<br />

af et truende træthedsbrud.<br />

Som nævnt er knoglevæv to-f<strong>as</strong>et. Ligesom i de moderne kompositte<br />

materialer som fx gl<strong>as</strong>fiber-epoxyresin vil de blødere dele<br />

give sig, når spidsen af en frakturlinie når frem til et sådant område,<br />

og derved mindske eller ophæve den spændingskoncentration,<br />

der hele tiden befinder sig <strong>for</strong>an revnen. Frakturen bliver tilbøjelig<br />

til at gå i stå, og materialet kan betegnes som sejt. I gl<strong>as</strong>fiberplader<br />

er det epoxyen, der er det bløde, afstressende materiale,<br />

mens det i knoglevæv er de eftergivelige, kollagene fibre.<br />

Mikrobrud er en relativt almindelig <strong>for</strong>eteelse i et normalt,<br />

aktivt liv. Bevægeapparatets sikkerhedsmargin er begrænset og<br />

overskrides nu og da ved accidentelle hændelser, <strong>for</strong>venteligt<br />

især i arbejdsliv og sportsliv. Måske skal man se således på det,<br />

at de små overskridelser - uden at der <strong>for</strong>ekommer ophobning af<br />

tilfælde - netop er de stimuli, der løbende justerer systemet, og at<br />

parathed og evne til at reparere og <strong>for</strong>stærke er en del af artens,<br />

slægtens og individets sundhed.<br />

Personligt sikkerhedsudstyr<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Sikkerhedsudstyr i denne sammenhæng er udstyr, der skal yde en<br />

mekanisk beskyttelse over <strong>for</strong> effektydelsen i slag, stød og vibrationer.<br />

Strategien må i princippet gå ud på at reducere energimængden<br />

og/eller øge kollisionstid og -areal. Ved vibrationer kan<br />

energien reduceres og desuden spredes over et større frekvensområde,<br />

så resonans undgås.<br />

En egentlig støddæmper, fx bestående af et stempel der<br />

bevæger sig i en væskefyldt cylinder, virker både ved at dissipere<br />

energien og ved at øge tiden. Kollisionsberedskabet i en moderne<br />

bil fungerer på lignende måde, ved at fronten under blivende<br />

de<strong>for</strong>mation <strong>for</strong>bruger energien og øger kollisionstiden. En fjeder<br />

derimod, som skal genetablere sig efter kollisionen, virker ved at<br />

øge kollisionstiden, men vil i det efterfølgende tilbagespring på<br />

ny præstere en effektydelse og altså nok et stød.<br />

På lignende måde kan personligt sikkerhedsudstyr deles i<br />

udstyr, der fx ved knusning <strong>for</strong>bruger energien og der<strong>for</strong> er et<br />

25


26<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

éngangsudstyr beregnet til afværgning af en kat<strong>as</strong>trofe, og i<br />

udstyr, der skal reducere utallige mindre påvirkninger og der<strong>for</strong><br />

fjederagtigt skal genetablere sin <strong>for</strong>m.<br />

En styrthjelm er et eksempel på det første (21). Den består af<br />

en hård skal <strong>for</strong>et med et porøst materiale, som regel polystyrenskum.<br />

Skallen skal øge kollisionsarealet og <strong>for</strong>hindre en penetration,<br />

mens skummaterialet skal desintegreres og knuses under så<br />

stort et energi<strong>for</strong>brug som muligt. <strong>Det</strong> sidste kræver til farten og<br />

vægten individuelt afp<strong>as</strong>sede materialeegenskaber, lagtykkelse og<br />

porøsitet, og det er netop problemet ved standardiseret m<strong>as</strong>sefremstilling.<br />

Hvis porerne ved en kollision presses helt sammen,<br />

omdannes skummet pludseligt til et hårdt f<strong>as</strong>tstof, hvorved<br />

grænsen <strong>for</strong> virkningen sættes (14 pp 120-168 og pp 212-240).<br />

Hælmaterialet i en løbesko er et eksempel på en støddæmper,<br />

der skal genetablere sig efter hvert hælnedslag. Hvis der er tale<br />

om et skummateriale, vil det i længden tabe sine egenskaber og<br />

specielt sin stivhed.<br />

Nedslidning<br />

Hermed kan vi diskutere det paradoksale i, at fysisk bel<strong>as</strong>tning i<br />

almindelighed og i motionssport i særdeleshed fører til opbygning<br />

af støttevævene og musklerne, mens fysisk bel<strong>as</strong>tning i<br />

andre situationer, typisk i arbejdslivet, kan føre til nedslidning<br />

(4). På det cellulære plan kan der jo ikke skelnes mellem de to<br />

<strong>for</strong>mer <strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tning, medmindre der her i mikroområdet <strong>for</strong>ekommer<br />

en ophobning af situationer, hvor effektydelsen (N · m ·<br />

s -1 · cm -2 ) gennem upræcis styring af stress<strong>for</strong>deling og kollisionstid<br />

overskrider de lokale tolerancer.<br />

<strong>Det</strong> er centralnervesystemets opgave at gennemføre den løbende<br />

styring, og det har hertil dels en erfaring, hvorfra det kan anticipere<br />

en begivenhed og en p<strong>as</strong>sende reaktion, og dels en<br />

mekanoreception som konstant overvågning. Musklerne er udstyrede<br />

med længde- og spændingsreceptorer, og sammen med nervesystemets<br />

mulighed <strong>for</strong> tidsmæssig registrering giver dette netop<br />

de tre parametre, som vi kender fra en moderne materialeafprøvningsm<strong>as</strong>kine,<br />

og som er nødvendige <strong>for</strong> at følge med i<br />

effektydelsen.<br />

Øget reaktionstid eller bare nedsat præcision i nervesystemets<br />

selvovervågning og motorik <strong>for</strong>årsaget af træthed, monotoni,<br />

påvirkning af alkohol eller psykofarmaka mv kan så tænkes at<br />

være årsag til gentagne mikrotraumer med nedslidning i det lange<br />

løb til følge.<br />

Sportssituationen adskiller sig ofte herfra ved at være et tidspunkt<br />

med øget overvågning og mulighed <strong>for</strong> at afp<strong>as</strong>se effekty-


delse efter tolerancen. Ved overtræning og fejlagtig træning kan<br />

det dog også gå galt her.<br />

Fire tidsdomæner<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Organismens reaktion og mulighed <strong>for</strong> at afbøde virkningen af en<br />

bel<strong>as</strong>tning varierer med begivenhedens h<strong>as</strong>tighed. I hvert fald<br />

kan fire tidsdomæner nævnes:<br />

1. Under 100 ms: organismen afhænger af sine materialers og<br />

strukturers indbyggede kapacitet over <strong>for</strong> en pludselig energitilvækst,<br />

en de · dt -1. Nervesystemet kan dog evt anticipere<br />

begivenheden.<br />

2. Fra 100 ms - nogle sekunder: nervesystemet kan nå at reagere<br />

og øge kollisionstid og -areal og derved nedsætte effektydelsen.<br />

3. Minutter - timer: træthed udvikler sig i muskler og i materialer,<br />

så tolerancen reduceres, og psykisk, så koordinationen bliver<br />

upræcis. Kredsløbet bel<strong>as</strong>tes.<br />

4. Uger - måneder: nervesystemet indlærer, og motorikken bedres,<br />

konditionen øges, bevægeapparatets celler reagerer og<br />

opbygger vævene.<br />

En arbejdsinstruktion og et handlingsprogram til nedbringelse af<br />

skader og overbel<strong>as</strong>tning af bevægeapparatet må <strong>for</strong> det første<br />

sikre en grundkondition af styrke, hurtighed og udholdenhed, <strong>for</strong><br />

det andet må selvovervågningen trænes ved at rette opmærksomheden<br />

på den løbende mekanoreception og med en evt smerteperception<br />

som et vigtigt advarselssignal. Til denne kategori<br />

hører også viden om bevægeapparatets opbygning, funktion og<br />

vedligeholdelse, samt om simple årsag-virknings-<strong>for</strong>hold i systemet.<br />

For det tredje må programmet indeholde en træning i finkoordination<br />

og præcis timing også inden <strong>for</strong> generel fald- og afværgeteknik.<br />

Og endelig <strong>for</strong> det fjerde må det tilgodese organismens behov<br />

<strong>for</strong> hvile- og restitutionsperioder. Som nævnt under materialeegenskaber<br />

er vævstolerancerne afhængige af de umiddelbart <strong>for</strong>udgående<br />

bel<strong>as</strong>tningers art og antal. Tid til at normalisere tolerancerne<br />

og tid til, at cellerne kan opbygge vævene, er der<strong>for</strong><br />

nødvendig.<br />

Alt dette kan ikke tilgodeses alene gennem arbejdsinstruktion<br />

og arbejdstilrettelæggelse (13, 30). <strong>Det</strong> må accepteres, at det også<br />

er et personligt sundhedsarbejde, der omfatter dagligdag og dagligvaner<br />

i ikke-arbejdstiden, som i dette samfund udgør over 80%<br />

27


28<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

af årets timer. Processen må desuden udstrækkes til barndom,<br />

skole, ungdom og voksenliv.<br />

Krisen kradser - altid<br />

Mennesket har mulighed <strong>for</strong> glæder uden tal -<br />

den ædleste af alle er at kunne når man skal.<br />

Piet Hein<br />

Fysisk sundhed er, at legemet kan, når det skal. De enkelte celler<br />

skal kunne fungere og reagere, ligesom støttevævene, de enkelte<br />

organer og det samlede legeme skal kunne det i de daglige livsaktiviteter<br />

såvel som ved toppræstationerne.<br />

Til overlevelse og sundhed hører det biologisk fundamentale,<br />

at legemet kan følge med og ændre og udvikle sig, når omgivelser<br />

og livsbetingelser ændrer sig, hvilket de gør hele tiden. Dyr<br />

og planter har til alle tider og i alle generationer haltet lidt bagefter<br />

udviklingen og har haft travlt med at tilp<strong>as</strong>se sig. Krisen kradser,<br />

som det uden megen historisk sans er udtrykt om vor tids vilkår.<br />

Sandheden er, at det har den gjort altid og <strong>for</strong> alle levende<br />

væsener, og det har interessant nok været et led i deres sunde og<br />

stadige udvikling. <strong>Det</strong> sidste skal dog anføres under den <strong>for</strong>udsætning,<br />

at arterne har undgået egentlige kummerkår, som altid<br />

ledsages af sygdom.<br />

Sundhed er langt hen ad vejen en præstation, som den enkelte<br />

og fællesskaber som familie, arbejdsplads og samfund har hver<br />

deres ansvar <strong>for</strong>. Præstationen <strong>for</strong> den enkelte består af opmærksom<br />

iagttagelse af <strong>for</strong>hold uden <strong>for</strong> og inden i kroppen, vurdering<br />

af situationen samt handlen, det sidste evt som korrektion og<br />

ændring af vaner. For den langsigtede sundhedspræstation synes<br />

problemet at ligge i, at de meddelelser, som indløber fra de <strong>for</strong>skellige<br />

egne af kroppen, er diskrete og lette at overse og undertrykke.<br />

En arbejdsinstruktion eller et gymn<strong>as</strong>tikprogram kan her<br />

yde et bidrag, hvis det øger opmærksomhed og viden om de <strong>for</strong>skellige<br />

områder af jeg-huset og gennem velvære gør det attraktivt<br />

at skøtte dem godt. En opmærksomhed på dette punkt er<br />

måske <strong>for</strong>klaringen på, at nogle mennesker kan undgå skader og<br />

nedslidning trods store bel<strong>as</strong>tninger, eller kan nyde et godt helbred<br />

højt op i årene trods begrænsede legemlige ressourcer.


Litteratur<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

1. Asang E. Biomechanics of the human leg in alpine skiing. In:<br />

Nelson RC, Morehouse CA. eds. International series on<br />

sports sciences I. Biomechanics IV. London: Macmillan Press<br />

Ltd, 1974:236-242.<br />

2. Attarian DE, McCrackin HJ, Devito DP, McElhaney JH,<br />

Garrett WE. A biomechanical study of human lateral ankle<br />

ligaments and autogenous reconstructive grafts. Am J Sports<br />

Med 1985;13(6):377-381.<br />

3. Bayliss MT. Proteoglycans: Structure and molecular organization<br />

in cartilage. In: Hukins DWL. ed. Connective tissue<br />

matrix. Verlag Chemie, 1984:55-88.<br />

4. Bojsen-Møller F. Bel<strong>as</strong>tning af bevægeapparatet - om tolerans<br />

og præstation og deres tidsafhængighed. Månedsskrift<br />

<strong>for</strong> Praktisk Lægegerning 1991;11:851-858.<br />

5. Bojsen-Møller F, Hecht-Olsen M, Wachtell K. Ligamentous<br />

stabilization of the human lumbar spine. Low Back Pain, Int<br />

Meeting 1992;(Abstract).<br />

6. Butler DL, Grood ES, Noyes FR. Biomechanics of ligaments<br />

and tendons. Exerc Sport Sci Rev 1978;6:125-182.<br />

7. Caplan AI. Cartilage. Sci Am 1984;251(4):82-90.<br />

8. Carter DR, Hayes WC. Compact bone fatigue damage. A<br />

microscopic examination. Clin Orthop 1977;127:265-274.<br />

9. Cavagna GA. Storage and utilization of el<strong>as</strong>tic energy in<br />

skeletal muscle. Exerc Sport Sci Rev 1977;5:89-129.<br />

10. Currey J. The mechanical adaptations of bone. Princeton<br />

University Press, 1984.<br />

11. Dorrington KL. The theory of viscoel<strong>as</strong>ticity in biomaterials.<br />

In: Vincent JFV, Currey JD. eds. Symposia of the society <strong>for</strong><br />

experimental biology. Number XXXIV. The mechanical<br />

properties of biological materials. Cambridge University<br />

Press, 1980:289-314.<br />

12. Enwemeka CS. Connective tissue pl<strong>as</strong>ticity: Ultr<strong>as</strong>tructural,<br />

biomechanical, and morphometric effects of physical factors<br />

on intact and regenerating tendons. JOSPT 1991;14:198-212.<br />

13. Genaidy AM, Karwowksi W, Guo L, Hidalgo J, Garbutt G.<br />

Physical training: a tool <strong>for</strong> incre<strong>as</strong>ing work tolerance limits<br />

of employees engaged in manual handling t<strong>as</strong>ks. Ergonomics<br />

1992;35(9):1081-1102.<br />

14. Gibson LJ, Ashby MF. Cellular solids. Structure and properties.<br />

New York: Pergamon Press, 1988.<br />

15. Gordon JE. The science of structures and materials.<br />

New York: Scientific American Library, 1988.<br />

29


30<br />

Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

16. Hay JG, Miller Jr JA, Canterna RW. The techniques of elite<br />

male long jumpers. Biomechanics 1986;19:855-866.<br />

17. Hukins DWL. Tissue components. In: Hukins DWL. ed. Connective<br />

tissue matrix. Verlag Chemie, 1984:1-16.<br />

18. Jeronimidis G, Vincent JFV. Composite materials. In: Hukins<br />

DWL. ed. Connective tissue matrix. Verlag Chemie, 1984:187-<br />

210.<br />

19. McCloskey DI. Kinesthetic sensibility. Physiol Rev<br />

1978;58(4):763-820.<br />

20. McCutchen CW. Joint lubrication. Clin Rheum Dis<br />

1981;7(1):241-257.<br />

21. Mills NJ. Protective capability of bicycle helmets. Brit J Sports<br />

Med 1990;24:55-60.<br />

22. Nachemson AL, Evans JH. Some mechanical properties of<br />

the third human lumbar interlaminar ligament (ligamentum<br />

flavum). J Biomech 1968;1:211-220.<br />

23. Pauwels F. The principles of construction of the locomotor<br />

system. Their significance <strong>for</strong> the stressing of the tubular<br />

bones. Zeitschrift für Anatomie und Entwicklungsgeschichte<br />

1948;114:129-166.<br />

24. Ross R, Bornstein P. El<strong>as</strong>tic fibers in the body. Sci Am<br />

1971;224:44-52.<br />

25. Sammarco GJ, Burstein AH, Davis WL, Frankel VH. The<br />

biomechanics of torsional fractures: The effect of loading on<br />

ultimate properties. J Biomech 1971;4:113-117.<br />

26. Serafini-Frac<strong>as</strong>sini A, Field JM, Smith JW, Stephens WGS. The<br />

ultr<strong>as</strong>tructure and mechanics of el<strong>as</strong>tic ligaments. Journal of<br />

Ultr<strong>as</strong>tructure Research 1977;58:244-251.<br />

27. Shorten MR. Muscle el<strong>as</strong>ticity and human per<strong>for</strong>mance.<br />

Medicine and sport science 1987;25:1-18.<br />

28. Siegler S, Block J, Schneck CD. The mechanical characteristics<br />

of the collateral ligaments of the human ankle joint.<br />

Foot Ankle 1988;8(5):234-242.<br />

29. Simonsen EB, Edgerton VR, Bojsen-Møller F. Energy restitution<br />

and power amplification in human plantaris tendons. In:<br />

de Groot G, Hollander AP, Huijing PA, van Ingen Schenau<br />

GJ. eds. International Series on Biomechanics XI-A. Amsterdam:<br />

The Netherlands Free University Press, 1988:31-37.<br />

30. Stamper MT. Good health is not <strong>for</strong> sale. Ergonomics<br />

1987;30(2):199-206.<br />

31. Swanson SAV. Biomechanical characteristics of bone. Advances<br />

in Biomedical Engineering 1971;1:137-187.<br />

32. Tropp H, Askling C, Gillquist J. Prevention of ankle sprains.<br />

Am J Sports Med 1985;13(4):259-262.<br />

33. Viidik A. On the correlation between structure and mechanical<br />

function of soft connective tissues. Verhandlungen der


Støttevævene og deres<br />

bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

Anatomischen Gesellschaft 1978;72:75-89.<br />

34. Weiss JB. Collagens and collagenolytic enzymes. In: Hukins<br />

DWL. ed. Connective tissue matrix. Verlag Chemie, 1984:17-<br />

53.<br />

35. Woo SL-Y, Gomez MA, Sites TJ, Newton PO, Orlando CA,<br />

Akeson WH. The biomechanical and morphological changes<br />

in the medial collateral ligament of the rabbit after immobilization<br />

and remobilization. J Bone Joint Surg<br />

1987;69A(8):1200-1211.<br />

31


KAPITEL 2<br />

Kontrol af<br />

bevægelser<br />

Nils Fallentin


34<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Kontrol af menneskets bevægelser, lige fra stereotype gangbevægelser<br />

eller højrepetitive armbevægelser under montagearbejde<br />

i industrien til de komplicerede bevægelsesmønstre i fx ballet<br />

eller idræt, er b<strong>as</strong>eret på et enestående samspil mellem muskelceller<br />

og nervesystem.<br />

Evnen til kontraktion/sammentrækning er en generel egenskab<br />

ved de fleste celler, men i skeletmuskulaturen er denne egenskab<br />

specialiseret og udviklet. Specialiseringen muliggør, at muskelcellernes<br />

kontraktion via bindevævstrukturer, bl.a. sener, kan overføres<br />

til skelettet og dermed skabe <strong>for</strong>udsætningerne <strong>for</strong><br />

bevægelse.<br />

Selve styringen af muskelcellernes kontraktion <strong>for</strong>egår gennem<br />

nervesystemet. Den mindste enhed, der kan kontrolleres, kaldes<br />

en motorisk enhed og består af et antal muskelceller (fibre) som<br />

alle står i <strong>for</strong>bindelse med den samme motoriske nervecelle i<br />

centralnervesystemet. Den motoriske enhed er den funktionelle<br />

enhed i nervesystemets kontrol af muskelkontraktion og<br />

bevægelse og det sidste, fælles led <strong>for</strong> udførelsen af såvel simple<br />

refleksbevægelser som kompliceret motorisk adfærd.<br />

Aktiveringen af de motoriske enheder på en <strong>for</strong>målstjenlig<br />

måde, dvs tilp<strong>as</strong>set såvel indre betingelser (muskelarkitektur og<br />

-struktur, ledvinkler osv) som skiftende ydre <strong>for</strong>hold sikres gennem<br />

et komplekst sæt af “målere” eller receptorer i musklerne<br />

kaldet muskel- og senetene. In<strong>for</strong>mation fra muskelreceptorerne<br />

til centralnervesystemet om afvigelser mellem <strong>for</strong>ventede og rent<br />

faktisk opnåede bevægelser er samtidig den afgørende <strong>for</strong>udsætning<br />

<strong>for</strong> den evne til indlæring eller træning af sammensatte<br />

bevægelser og bevægelsesmønstre, som er baggrunden <strong>for</strong> menneskets<br />

evne til at tilp<strong>as</strong>se sig skiftende ydre omgivelser.


Muskelstruktur og -funktion<br />

Den strukturelle baggrund <strong>for</strong> muskelfunktionen er et samspil<br />

mellem den molekylemæssige organisering af de kontraktile proteiner<br />

i muskelcellen og den makroskopiske opbygning af en hel<br />

muskel bestående af enkelte celler, bindevæv og sene.<br />

Kontraktile proteiner, actin og myosin, findes som tidligere<br />

antydet i de fleste levende celler og muliggør bl.a. intracellulær<br />

bevægelse. Differentieringen af muskelceller fra andre celler og<br />

det, som gør dem til “specialister i bevægelse”, er dels et usædvanligt<br />

højt indhold af kontraktile proteiner (ca 80% af det totale<br />

proteinindhold), dels en unik og systematisk organisering af de<br />

to proteiner i cellen, som tillader en kontrolleret frembringelse af<br />

kontraktion og bevægelse.<br />

Myosinmolekylerne i en muskelcelle optræder sammenknyttet i<br />

tykke tråde eller filamenter bestående af ca 300 enkeltmolekyler.<br />

Tilsvarende findes actinmolekylerne organiseret i tynde filamenter,<br />

hvor de globulære molekyler <strong>for</strong>mer en dobbelt kæde sammenholdt<br />

på midten af en tværgående struktur (Z-skiven).<br />

Betragtes en skeletmuskelcelle i lysmikroskop, ses en karakteristisk<br />

tværstribning, der kan henføres til vekslende områder med<br />

rækker af henholdsvis tykke og tynde filamenter delvist overlappende<br />

hinanden. De tykke myosinfilamenter er arrangeret således,<br />

at de tynde actinfilamenter, knyttet til Z-skiven, kan glide ind<br />

mellem myosinfilamenterne under kontraktion (se fig. 1).<br />

Området, defineret som afstanden mellem de to Z-skiver i figuren,<br />

kaldes en sarcomer og har i en normal, hvilende skeletmuskel<br />

en længde på mellem 2 og 2,5 µm. Beskrivelsen af kontraktionsprocessen<br />

som en <strong>for</strong>kortelse af sarcomeren, hvor de to sæt<br />

filamenter glider ind mellem hinanden, var oprindelig b<strong>as</strong>eret på<br />

Huxley og Niedricks kl<strong>as</strong>siske eksperimenter fra 1954 og blev<br />

kendt som “The sliding (dvs glidende) filament theory”.<br />

I<br />

A<br />

H<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Z Z<br />

Actin<br />

Myosin<br />

35<br />

Figur 1. Arrangement/placering<br />

af tykke og tynde<br />

filamenter i en sarcomer.<br />

Nederst: Tværsnit af sarcomeren.<br />

(Gengivet efter<br />

Jones and Round (8)).


a<br />

b<br />

c<br />

S 2<br />

36<br />

S 1<br />

Figur 2. Myosinmolekylet<br />

og opbygningen af et myosinfilament.<br />

a) Skematisk<br />

fremstilling af myosinmolekyle,<br />

b) og c) sammenføjning<br />

og orientering af<br />

myosin i de tykke filamenter.<br />

(Gengivet efter Jones<br />

and Round (8)).<br />

Figur 3. Model <strong>for</strong> etablering<br />

og bevægelse af<br />

tværbroer. (Gengivet efter<br />

Mulvany (13)).<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Kontraktionsmekanismen<br />

Myosinmolekylerne i de tykke filamenter består af en haleregion<br />

med to globulære hoveder. I det dannede filament udgør den<br />

største del af haleregionen filamenternes rygrad, hvorudfra de to<br />

hoveder rager frem (fig. 2).<br />

Myosinhovedet, som er sæde <strong>for</strong> proteinets enzymatiske aktivitet,<br />

er den del, som kan kombineres med actin, og udgør dermed<br />

<strong>for</strong>udsætningen <strong>for</strong>, at actinfilamenterne kan glide ind mellem<br />

myosinfilamenterne. Kontraktionen, dvs <strong>for</strong>kortningen af sarcomeren,<br />

kommer i stand, ved at myosinhovederne svinger over og<br />

fæstnes til actinfilamenterne. Herved etableres de såkaldte<br />

tværbroer, og via en bevægelse af myosinhovederne <strong>for</strong>søges de<br />

tynde filamenter trukket ned langs det tykke filament (fig. 3).<br />

S1<br />

S1<br />

Actin<br />

S2<br />

Myosin<br />

Actin<br />

S2<br />

Myosin


Hvis bevægelse er mulig, bliver resultatet en <strong>for</strong>kortelse af sarcomeren<br />

(koncentrisk kontraktion). Forhindres bevægelsen derimod<br />

af eksterne kræfter, udvikles enten kun kraft (er de eksterne<br />

og interne kræfter lige store, kaldes kontraktionen isometrisk)<br />

eller evt kraftudvikling under <strong>for</strong>længelse af sarcomeren (excentrisk<br />

kontraktion) (fig. 4).<br />

a)<br />

i<br />

ii<br />

iii<br />

S2 S2<br />

i<br />

Actin<br />

S1<br />

b)<br />

ii<br />

iii<br />

Actin<br />

Tværbrodannelse/aktivering kontrolleres gennem tilstedeværelsen<br />

af to såkaldte regulatoriske proteiner, tropomyosin og troponin,<br />

knyttet til actinfilamentet. Tropomyosinet dækker normalt<br />

de “bindingssteder” på actinfilamentet, hvor myosinhovedet vil<br />

fæstne sig, og <strong>for</strong>hindrer dermed effektivt enhver tværbrodannelse.<br />

Kun hvis Ca 2+ er til stede i cytopl<strong>as</strong>maet (cellens indre), sker<br />

der <strong>for</strong>andringer i tropomyosin-troponinkomplekset, som tillader<br />

myosin og actin at interagere. Den cytopl<strong>as</strong>matiske koncentration<br />

af frit Ca 2+ og reguleringen af denne bliver således nøglen til aktiveringen<br />

af muskelkontraktionen.<br />

<strong>Det</strong> er der<strong>for</strong> ikke overr<strong>as</strong>kende, at en væsentlig del af muskelcellens<br />

energi<strong>for</strong>brug under kontraktion er knyttet til transporten<br />

af Ca 2+ mellem cytopl<strong>as</strong>maet og den cellestruktur, der kaldes det<br />

sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum (se fig. 15). En anden væsentlig del af<br />

energi<strong>for</strong>bruget er knyttet til processer i <strong>for</strong>bindelse med tværbro-<br />

S1<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Forkortning<br />

Forkortning<br />

c)<br />

i<br />

iii<br />

S2<br />

Actin<br />

37<br />

1<br />

S1<br />

2<br />

3<br />

1<br />

S1<br />

2 3<br />

Strækning<br />

Figur 4. Tre typer af muskelkontraktion. a) Isometrisk kontraktion. Tværbrodannelse og rotation af myosinhovedet<br />

uden relativ bevægelse mellem actin- og myosinfilamenter. Bemærk den udviklede spænding i S2-delen af myosinet.<br />

b) Koncentrisk kontraktion. Tværbrodannelse og aktivering fører til <strong>for</strong>kortning af musklen, hvorved den udviklede<br />

spænding reduceres. c) Excentrisk kontraktion. Strækning af musklen under kontraktion medfører <strong>for</strong>øget<br />

spænding i de aktiverede tværbroer. (Se tekst <strong>for</strong> detaljer). (Gengivet efter Jones and Round (8)).


ATP-splitning<br />

38<br />

Isometrisk<br />

ATPomsætning<br />

Strækning Forkortning<br />

Figur 5. ATP-<strong>for</strong>brug i<br />

muskler under henholdsvis<br />

koncentrisk (<strong>for</strong>kortning),<br />

excentrisk (strækning) og<br />

isometrisk kontraktion.<br />

(Gengivet efter Jones and<br />

Round (8)).<br />

Kontrol af bevægelser<br />

dannelse/bevægelse. ATP (adenosintriphosphate) er den umiddelbare<br />

energikilde til muskelkontraktion, og hver cyklus med<br />

dannelse af tværbroer <strong>for</strong>udsætter hydrolyse af et mol ATP. Ydermere<br />

vil ATP-mangel bevirke, at myosin ikke kan frigøres fra<br />

actin, hvorved musklerne bliver stive og non-kontraktile. Kvantificeres<br />

energi<strong>for</strong>bruget under muskelkontraktion ud fra anvendelsen<br />

af ATP, er det åbenbart, at de koncentriske kontraktioner<br />

med en høj frekvens af tværbrodannelse og brydning<br />

(tværbro”cykling”) har et væsentligt højere energi<strong>for</strong>brug end isometriske<br />

og excentriske muskelkontraktioner (fig. 5).<br />

Muskelmekanik<br />

Musklernes mekaniske egenskaber influerer eller bestemmer i<br />

vid udstrækning den totale kraft, en kontra<strong>here</strong>nde muskel kan<br />

præstere. Samtidig giver undersøgelser af skeletmuskulaturens<br />

mekaniske egenskaber vigtige og nødvendige oplysninger om<br />

karakteristiske <strong>for</strong>hold ved tværbrodannelsen og dermed selve<br />

naturen af den kontraktile mekanisme.<br />

Længde-spændings-relationer<br />

Den kraft eller spænding, en muskel kan udvikle, varierer med<br />

musklens udgangslængde. Udspændes eller strækkes en p<strong>as</strong>siv,<br />

hvilende muskel, stiger den udviklede spænding efter et kurve<strong>for</strong>løb,<br />

der kan <strong>for</strong>klares ud fra mængden af bindevæv i muskulaturen<br />

og dette vævs mekaniske eller el<strong>as</strong>tiske egenskaber. Musklens<br />

bindevæv består dels af el<strong>as</strong>tin, dels af kollagen. Ved udspænding<br />

af en muskel er det i første omgang el<strong>as</strong>tinet, der er<br />

ansvarligt <strong>for</strong> den udviklede spænding. Ved en større udspænding<br />

rettes kollagenfibrillerne ud, og på grund af kollagenets<br />

materialeegenskaber <strong>for</strong>øges stivheden af en p<strong>as</strong>sivt udspændt<br />

muskel med tiltagende grad af udspænding efter en nær eksponentiel<br />

sammenhæng. Denne sammenhæng mellem længde og<br />

spænding i en hvilende muskel kaldes musklens p<strong>as</strong>sive længdespændings-<strong>for</strong>hold.<br />

Stimuleres musklen til kontraktion, vil spændingen<br />

i musklen ved enhver given længde blive <strong>for</strong>øget. Denne<br />

spændings<strong>for</strong>øgelse som følge af muskelkontraktionen kaldes<br />

aktiv kraft eller spænding og vil tilsammen med den rent p<strong>as</strong>sive<br />

kraft opstået ved strækning af en muskel udgøre den totale<br />

muskelkraft/spænding, som kan overføres til sene/knogle (fig. 6).<br />

Karakteristisk <strong>for</strong> <strong>for</strong>holdet mellem aktiv muskelspænding og<br />

muskellængde er eksistensen af en optimal længde (L o) <strong>for</strong><br />

spændingsudvikling. Strækkes musklen ud over denne optimale<br />

længde, falder den aktive muskelspænding og nærmer sig 0 ved<br />

en længde svarende til ca 2 gange L o. Tilsvarende vil en <strong>for</strong>kor-


Spænding<br />

▲<br />

Aktiv spænding<br />

Hvilelængde<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Total spænding<br />

Figur 6. Musklens p<strong>as</strong>sive henholdsvis aktive længde-spændings-<strong>for</strong>hold. Den<br />

totale muskelkraft/spænding udgøres af summen af de to komponenter.<br />

(Gengivet efter Pitman and Peterson (14)).<br />

P<strong>as</strong>siv spænding<br />

Længde<br />

telse af musklen i <strong>for</strong>hold til den optimale længde bevirke et<br />

markant fald i den aktive muskelspænding, som ses at nærme sig<br />

0 ved en muskellængde på ca 0,5 gange L o.<br />

<strong>Det</strong>te karakteristiske længde-spændings-<strong>for</strong>hold <strong>for</strong> den aktive<br />

muskelspænding kan <strong>for</strong>klares ud fra det kontraktile apparats<br />

molekylære opbygning, og længde-spændings-relationen bliver<br />

dermed en af grundpillerne i teorien om “sliding filaments” og<br />

tværbrodannelsen. Den optimale muskellængde, L o, svarer således<br />

til musklens anatomiske hvilelængde, hvor sarcomerlængden<br />

er ca 2,2 µm, og actin- og myosinfilamenterne er i kontakt med<br />

hinanden i hele deres længde, og muligheden <strong>for</strong> tværbrodannelse<br />

der<strong>for</strong> størst mulig. Strækkes eller udspændes muskelfiberen til<br />

en sarcomerlængde på ca 3,6 µm, hives de kontraktile elementer<br />

fra hinanden, og tværbrodannelse og dermed aktiv spændingsudvikling<br />

bliver umulig. På tilsvarende vis vil en <strong>for</strong>kortning af muskulaturen<br />

bevirke, at actinfilamenterne “skygger <strong>for</strong> hinanden”,<br />

antallet af tværbrosteder reduceres, og dette i kombination med<br />

en interferens mellem filamenter og Z-skiven bevirker, at spændingsudviklingen<br />

nærmer sig nul (fig. 7).<br />

Vigtigt at bemærke er imidlertid, at i den intakte organisme vil<br />

muskellængden i høj grad være anatomisk bestemt. Ekstreme<br />

▲<br />

39


40<br />

Figur 7. Aktiv muskelkraft<br />

(spænding) ved <strong>for</strong>skellige<br />

sarcomerlængder.<br />

a) Udviklet kraft/spænding.<br />

b) Arrangement af muskelfilamenter.<br />

Ved en sarcomerlængde<br />

på under 2,0<br />

µm begynder de tynde filamenter<br />

at overlappe, og<br />

ved endnu kortere længder<br />

kommer myosinfilamenterne<br />

i kontakt med Z-skiven.<br />

Se tekst <strong>for</strong> detaljer. NB<br />

Værdier fra frømuskler. Tilsvarende<br />

sarcomerlængder<br />

hos mennesker er en anelse<br />

større. (Gengivet efter<br />

Jones and Round (8)).<br />

Kontrol af bevægelser<br />

a)<br />

Kraft<br />

(spænding)<br />

▲<br />

b)<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

·<br />

1,5<br />

4 3 2 1<br />

·<br />

2,0<br />

·<br />

2,5<br />

3,7<br />

2,2<br />

2,0<br />

1,6<br />

muskellængder med funktionelt betydende afvigelser fra den optimale<br />

muskellængde <strong>for</strong>ekommer der<strong>for</strong> kun i begrænset omfang.<br />

Kraft-h<strong>as</strong>tigheds-<strong>for</strong>hold<br />

Ud over graden af overlapning mellem myosin- og actinfilamenter,<br />

dvs muskellængden, påvirkes den præsterede kraft eller<br />

spænding i en muskel af den h<strong>as</strong>tighed, hvormed musklen <strong>for</strong>kortes<br />

eller <strong>for</strong>længes.<br />

<strong>Det</strong> grundlæggende <strong>for</strong>hold mellem muskelkraft og <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed<br />

(<strong>for</strong>ce-velocity) fremgår af fig. 8 og blev f<strong>as</strong>tlagt<br />

allerede i 1920’erne og 30’erne.<br />

·<br />

3,0<br />

·<br />

3,5 4,0<br />

▲<br />

Sarcomerlængde<br />

(µm)


100 ·<br />

75 ·<br />

50 ·<br />

25 ·<br />

% af<br />

Pmax<br />

▲<br />

0 · .<br />

25<br />

.<br />

50<br />

Kontrol af bevægelser<br />

albuefleksion<br />

knæfleksion<br />

knæekstension<br />

Figur 8. “Kl<strong>as</strong>sisk” <strong>for</strong>ce-velocity-kurve. Forholdet mellem kraft (i procent af maksimal<br />

isometrisk kraft) og muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed (i procent af maksimal<br />

ubel<strong>as</strong>tet <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed) <strong>for</strong> tre muskelsynergier. (Gengivet efter Asmussen<br />

og Hohwü-Christensen (2)).<br />

Stiger muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheden, falder den udviklede<br />

kraft hurtigt, indtil afslutningsvis en h<strong>as</strong>tighed nås, hvor ingen<br />

ydre kraft kan præsteres. Denne h<strong>as</strong>tighed defineres som den<br />

maksimale h<strong>as</strong>tighed <strong>for</strong> ubel<strong>as</strong>tet <strong>for</strong>kortning (Vmax). Tilsvarende<br />

kaldes den præsterede ydre kraft ved en <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed<br />

på 0 (dvs en isometrisk kontraktion uden bevægelse) Pmax.<br />

Udtrykkes den præsterede kraft ved en given h<strong>as</strong>tighed som procent<br />

af Pmax, bliver det muligt at sammenholde <strong>for</strong>ce-velocity-relationer<br />

<strong>for</strong> muskler af <strong>for</strong>skellig størrelse og deraf følgende <strong>for</strong>skelle<br />

i isometrisk styrke.<br />

Men hvor<strong>for</strong> falder kraften, når h<strong>as</strong>tigheden stiger? Igen ligger<br />

<strong>for</strong>klaringen i <strong>for</strong>hold relateret til tværbrodannelsen mellem actinog<br />

myosinfilamenter. For det første må det <strong>for</strong>ventes, at antallet<br />

af aktive eller tilkoblede tværbroer falder med voksende h<strong>as</strong>tighed,<br />

og <strong>for</strong> det andet vil den gennemsnitlige kraft udviklet pr<br />

aktiveret tværbro mindskes.<br />

Under en isometrisk kontraktion er det almindeligt at antage, at<br />

ca 80% af de mulige tværbroer på ethvert givet tidspunkt er tilkoblet.<br />

Forkorter musklen sig imidlertid, og de aktive steder på<br />

actinfilamenterne p<strong>as</strong>serer myosinhovederne med en vis h<strong>as</strong>tighed,<br />

nedsættes den tid, der er til rådighed <strong>for</strong> tværbro-tilkobling,<br />

væsentligt og bliver mindre og mindre, des hurtigere musklen<br />

.<br />

75<br />

.<br />

100<br />

% af Vmax<br />

▲<br />

41


42<br />

Kontrol af bevægelser<br />

<strong>for</strong>korter sig. Antallet af tilkoblede tværbroer bestemmer den<br />

præsterede muskelspænding, der således altid vil være mindre<br />

end under den rent isometriske kontraktion og stærkt faldende<br />

med stigende <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed. Medvirkende hertil er som<br />

nævnt, at den enkelte tværbro i sig selv vil præstere en mindre<br />

spænding, når musklen <strong>for</strong>kortes. I fig. 4 ses myosinmolekylet at<br />

indeholde en eftergivelig (compliant) del - S2. Ved en isometrisk<br />

kontraktion vil bevægelsen af myosinhovedet udspænde og<br />

strække den eftergivelige del og dermed udvikle spænding. Sker<br />

den tilstræbte udspænding af S2-delen imidlertid samtidig med, at<br />

musklen <strong>for</strong>korter sig, vil den modsat rettede bevægelse af actin i<br />

<strong>for</strong>hold til myosin imidlertid skubbe eller “krølle S2-delen sammen”<br />

og dermed reducere den udviklede spænding (jf fig. 4b).<br />

Af stor interesse i denne sammenhæng er <strong>for</strong>ce-velocity-relationen<br />

<strong>for</strong> de såkaldte excentriske muskelkontraktioner. Denne type<br />

kontraktioner er kendetegnet ved udstrækning af en aktivt kontra<strong>here</strong>t<br />

muskel og kan fx iagttages i visse af benmusklerne ved<br />

gang ned ad trapper. I fig. 9 er <strong>for</strong>ce-velocity-kurven udvidet med<br />

en excentrisk del, og det ses, hvorledes den præsterede kraft<br />

vokser med h<strong>as</strong>tigheden af strækningen, indtil et plateau nås<br />

med en maksimal excentrisk kraft, som er ca 1,8 gange større<br />

end musklens maksimale isometriske styrke.<br />

Forklaringen på disse høje kraft- eller spændingsniveauer under<br />

excentriske kontraktioner må igen søges på molekylært niveau.<br />

Figur 9. Force-velocity-kurven “udvidet” med en excentrisk del. Bemærk, at den<br />

præsterede kraft vokser med h<strong>as</strong>tigheden af strækningen. Se tekst <strong>for</strong> detaljer.<br />

(Gengivet efter Jones and Round (8)).<br />

·<br />

4<br />

·<br />

2<br />

Kraft<br />

P/Po<br />

▲<br />

2,0<br />

·<br />

0<br />

1,0<br />

Strækning Forkortning<br />

·<br />

2<br />

·<br />

4<br />

·<br />

6<br />

·<br />

8<br />

▲<br />

H<strong>as</strong>tighed (muskellængde · sek -1)


Kontrol af bevægelser<br />

Trækkes actinfilamenterne nemlig ud fra myosinfilamenterne i en<br />

muskel, vil den eftergivelige S2-del i de allerede aktiverede<br />

tværbroer udspændes i endnu højere grad end under en isometrisk<br />

kontraktion med en proportional <strong>for</strong>øgelse af den udviklede<br />

spænding i de aktive tværbroer til følge (jf fig. 4c).<br />

Kontraktions<strong>for</strong>mer: Statiske eller dynamiske<br />

Muskelkontraktioner, som medfører ændringer eller variation i<br />

muskellængden, kaldes under ét <strong>for</strong> dynamiske muskelkontraktioner.<br />

Begrebet omfatter såvel de nævnte muskelkontraktioner,<br />

hvor spændingsudviklingen sker under <strong>for</strong>kortning (de koncentriske<br />

muskelkontraktioner), som de tilfælde, hvor musklen udvikler<br />

spænding under <strong>for</strong>længelse (excentriske muskelkontraktioner).<br />

I modsætning hertil benævnes de isometriske muskelkontraktioner,<br />

hvor muskellængden er uændret under kontraktion,<br />

<strong>for</strong> statiske kontraktioner. Ved rent statiske kontraktioner udvikler<br />

musklen spænding, men udfører i fysisk <strong>for</strong>stand intet arbejde. I<br />

den intakte organisme spiller statiske muskelkontraktioner en vigtig<br />

rolle ved bl.a. at stabilisere og f<strong>as</strong>tholde ledpositioner, fx i den<br />

almindelige opretstående stilling (de muskler, hvis primære funktion<br />

er stillingsbevarende, kaldes posturale muskler). Som et væsentligt<br />

problemområde inden <strong>for</strong> ergonomien skal nævnes den<br />

af arbejds<strong>for</strong>holdene betingede statiske muskelbel<strong>as</strong>tning.<br />

Arbejdsbetinget statisk muskelbel<strong>as</strong>tning er karakteriseret ved i<br />

vid udstrækning at berøre ikke-postural muskulatur dvs muskler,<br />

der i fysiologisk <strong>for</strong>stand ikke er “beregnet” til denne kontraktions<strong>for</strong>m,<br />

hvilket i sig selv øger risikoen <strong>for</strong> udvikling af de<br />

såkaldte muskulære bel<strong>as</strong>tningslidelser.<br />

Under naturligt <strong>for</strong>ekommende bevægelsesmønstre domineret<br />

af dynamiske muskelkontraktioner (fx gang/løb) er det karakteristisk,<br />

at en strækning af en aktiveret muskel (excentrisk kontraktion)<br />

efterfølges direkte af en koncentrisk kontraktion af samme<br />

muskel. Denne kombination af excentrisk/koncentrisk<br />

muskelkontraktion repræsenterer en højst effektiv udnyttelse af<br />

muskelfunktionen og kaldes en “stretch shortening cycle (SSC)”<br />

(fig. 10).<br />

Den excentriske kontraktion (<strong>for</strong>spænding) øger markant<br />

præstationsevnen i den efterfølgende koncentriske f<strong>as</strong>e. Denne<br />

positive effekt skyldes dels en reudnyttelse (“genanvendelse”) af<br />

el<strong>as</strong>tisk energi oplagret i den excentriske f<strong>as</strong>e, dels en refleksbetinget<br />

lettelse eller potentiering af muskelaktiveringen i den koncentriske<br />

f<strong>as</strong>e opnået gennem aktivering af muskelreceptorer<br />

(muskeltene) under <strong>for</strong>spændingen (se afsnittet “Motorisk kontrol”).<br />

43


44<br />

Figur 10. Stretch shortening<br />

cycle (SSC) under gang.<br />

Strækning af præ-aktiveret<br />

muskel (A+B) efterfølges<br />

direkte af en koncentrisk<br />

kontraktion (C). (Gengivet<br />

efter Komi (10)).<br />

Kontrol af bevægelser<br />

A B C<br />

Muskelarkitektur<br />

Strækning Koncentrisk kontraktion<br />

Musklernes længde-spændings- og <strong>for</strong>ce-velocity-<strong>for</strong>hold, som<br />

grundlæggende afspejler egenskaber ved den kontraktile mekanisme,<br />

modificeres eller påvirkes i praksis af muskulaturens arkitektoniske<br />

opbygning.<br />

Tre variabler spiller en afgørende rolle: 1. Antallet af sarcomerer<br />

i serie (muskelfiberlængden), 2. Antallet af parallelt liggende<br />

sarcomerer eller muskelfibre (proportionalt med musklens<br />

tværsnitsareal) og endelig 3. Muskelfibrenes orientering i <strong>for</strong>hold<br />

til musklens trækretning (pennationsvinklen).<br />

Evnen til at producere kraft er således relateret til antallet af<br />

parallelt liggende sarcomerer (tværsnitsarealet), mens muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheden<br />

vokser proportionalt med muskellængden.<br />

Disse <strong>for</strong>hold er illustreret i fig. 11.<br />

For sarcomerer arrangeret i serie (a i fig. 11), vil kraften i hver<br />

af de intermediære halvsarcomerer være modsatrettet og der<strong>for</strong><br />

ude af stand til at summeres i fiberens længderetning. I praksis<br />

indebærer dette, at de intermediære sarcomerer i relation til kraft-


a)<br />

F3<br />

F2 F2 F1 F1 F2 F2 F3<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Figur 11. Udviklet kraft i henholdsvis serie- og parallelt<br />

arrangerede sarcomerer. I de serie-arrangerede sarcomerer (a)<br />

er kraften i de intermediære halvsarcomerer - F1 og<br />

F2 - modsatrettede og ude af stand til at summeres i fiberens<br />

længderetning. Arrangeres samme antal myosin- og actinfilamenter parallelt (b),<br />

udvikles fire gange så stor isometrisk kraft. (Gengivet efter Jones and Round (8)).<br />

udvikling modsvarer et stykke snor, som blot <strong>for</strong>binder de to sarcomerer<br />

i hver ende af muskelfiberen. Derimod vil h<strong>as</strong>tigheden<br />

af muskel<strong>for</strong>kortningen vokse stærkt med antallet af sarcomerer i<br />

serie. En muskelfiber bestående af én sarcomer, som <strong>for</strong>korter sig<br />

1 µm på en tiendedel sekund, vil opnå en <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed<br />

på 10 µm . s -1. Øges antallet af serie<strong>for</strong>bundne sarcomerer til 100,<br />

fås en muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed på 1 mm . s -1, mens <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheden<br />

<strong>for</strong> en muskel med længden 2,5 cm bestående<br />

af 10.000 sarcomerer i serie vokser til 10 cm . s -1! Denne nøje<br />

sammenhæng mellem længde og <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed bevirker,<br />

at muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheder ofte udtrykkes som (normaliseres<br />

til) sarcomer- eller muskellængder pr sekund, før <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheder<br />

<strong>for</strong> muskler af <strong>for</strong>skellig længde sammenlignes.<br />

I modsætning til de serielt <strong>for</strong>bundne sarcomerer vil parallelt<br />

liggende sarcomerers (b i fig. 11) <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed svare til<br />

den enkelte sarcomers <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed. Den udviklede<br />

kraft (F) derimod vil kunne <strong>for</strong>øges og summeres svarende til<br />

produktet af antallet af parallelt liggende sarcomerer (n) og den<br />

udviklede kraft i hver sarcomer (f), dvs F = n · f.<br />

Disse egenskaber optimeres i det funktionelle muskeldesign,<br />

hvor lange, slanke muskler favoriserer hurtige bevægelser, mens<br />

korte muskler med stort tværsnitsareal er bedst egnede til høj<br />

kraftudvikling med et lille energi<strong>for</strong>brug.<br />

I selve arrangementet af muskelfibrene skelnes mellem simple<br />

eller komplekst pennate (dvs fjer<strong>for</strong>mede) muskler. Den grundlæggende<br />

muskel-sene-enhed kan herudfra beskrives som et<br />

parallelogram dannet af muskelfibrene og de senestrøg, hvortil<br />

fibrene fæster i en mere eller mindre skrå vinkel (den føromtalte<br />

pennationsvinkel) (fig. 12). Egentlig ten<strong>for</strong>mede muskler med en<br />

b)<br />

45


Sene<br />

Fiber<br />

Sene<br />

Seneplade<br />

Lm<br />

46<br />

Fiber<br />

Figur 12. Muskel-seneenhed.<br />

Bemærk, at fiberlængden<br />

(L f ) er proportional<br />

med, men ikke identisk<br />

med muskellængden (L m ).<br />

Se tekst <strong>for</strong> detaljer. (Gengivet<br />

efter Kardel (9)).<br />

b<br />

Seneplade<br />

Lf<br />

α<br />

λ<br />

Fiber<br />

Figur 13. Kompleks pennat<br />

muskel bestående af to<br />

parallelogrammer. (Gengivet<br />

efter Alexander (1)).<br />

b<br />

α<br />

Kontrol af bevægelser<br />

tynd sene i hver ende - den traditionelle muskelopfattelse - er<br />

således næppe <strong>for</strong>ekommende.<br />

Definitionsmæssigt er <strong>for</strong>skellen mellem simple og komplekst<br />

pennate muskler bestemt af, om hele musklen består af et eller<br />

flere parallelogrammer (fig. 13). Funktionelt er <strong>for</strong>delen ved en<br />

komplekst pennat struktur, at den tillader placeringen af et stort<br />

antal parallelt liggende sarcomerer med stort tværsnitsareal og<br />

dermed stor styrke inden <strong>for</strong> et begrænset eller givent muskelvolumen.<br />

Bemærkelsesværdigt og kuriøst er det, at parallelogram-opfattelsen,<br />

dvs den pennate muskelstruktur, blev beskrevet af danskeren<br />

Niels Stensen allerede i 1600-tallet, men <strong>for</strong>k<strong>as</strong>tet og glemt<br />

og først genoplivet i dette århundrede. I fig. 14 er Niels Stensens<br />

originale tegning og model fra 1663 placeret sammen med den<br />

“nye model” fra 1935 (Feneis).<br />

Figur 14. Stensens originale skitse fra<br />

1663 og den “moderne” muskelmodel<br />

(Feneis, 1935). (Gengivet efter<br />

Kardel (9) og Schmalbruch (15)).


Samspil nervesystem/muskel<br />

Alle vore bevægelser udløses under normale omstændigheder af<br />

nerveimpulser fra de motoriske nerver til muskelfibrene. Ved<br />

depolarisering af nerveenderne, der udbreder sig over et lille<br />

område af muskelfiberen, afgives acetylcholin til spalterummet<br />

mellem nerveende og muskelfibermembran. Acetylcholinet bindes<br />

til receptorer i dette såkaldte motoriske endepladeområde,<br />

sædvanligvis placeret midt på muskelfiberen, og frembringer via<br />

hurtige ændringer i Na+ og K+-konduktansen en depolarisering<br />

af muskelfibermembranen.<br />

Frigives en tilstrækkelig mængde acetylcholin fra nerveenden,<br />

når depolariseringen et sådant omfang, at der udløses et aktionspotentiale,<br />

som helt analogt med nerveimpulsers udbredelse<br />

langs en nervefiber udbredes over hele den pågældende muskelfiber.<br />

En afgørende <strong>for</strong>skel på skeletmuskulatur og andre excitable<br />

væv er imidlertid, at depolariseringen ikke kun berører overfladen<br />

af fibrene, men også strækker sig ind i selve muskelfiberen<br />

gennem T-tubuli-systemet (T = transverse dvs på tværs). T-tubulisystemet<br />

er i princippet en invagination af overflademembranen,<br />

der som et rørsystem gennemtrænger muskelcellen. Kvantitativt<br />

kan betydningen af systemet aflæses i den kendsgerning, at Tsystemets<br />

overflade er 4,5 til 7 gange større end den samlede<br />

overflademembrans areal. Via systemet udbredes aktionspotentialet<br />

ind i muskelcellen og <strong>for</strong>årsager en frisætning af Ca 2+ fra det<br />

sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum til cellens indre (cytopl<strong>as</strong>maet). Den<br />

cytopl<strong>as</strong>matiske koncentration af frit Ca 2+ er som nævnt direkte<br />

bestemmende <strong>for</strong> muskelkontraktionen, og de begivenheder, som<br />

knytter udbredelsen af aktionspotentialer (excitation eller irritation)<br />

til kontraktion af muskelfiberen, kaldes under ét excitationskontraktions-kobling.<br />

En vigtig detalje er, at reetableringen af<br />

muskelfiberens exciterbarhed efter depolarisering, dvs en genoprettelse<br />

af Na + K + -gradienterne, <strong>for</strong>udsætter en høj koncentration<br />

af energikrævende Na + /K + -pumper i muskelfibermembranen.<br />

Na + /K + -pumpen (Na + /K + -ATP<strong>as</strong>en) er afgørende <strong>for</strong> opretholdelsen<br />

af muskel-membranpotentialet og en evt overskridelse af<br />

pumpekapaciteten under fx intenst muskelarbejde vil afgørende<br />

påvirke muskelfiberens exciterbarhed (jf bind II kapitel 3).<br />

Excitations-kontraktions-kobling<br />

Kontrol af bevægelser<br />

I fig. 15 illustreres skematisk <strong>for</strong>bindelsen mellem T-tubuli og det<br />

sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum (SR). SR er et membranbundet organel,<br />

som dels står i tæt kontakt med T-systemet, dels omslutter<br />

47


48<br />

Figur 15. T-tubuli og sarcopl<strong>as</strong>matisk<br />

reticulum (SR).<br />

Skematisk fremstilling.<br />

(Gengivet efter Kuorinka et<br />

al. (11)).<br />

Kontrol af bevægelser<br />

myosin/actinfilamenterne. Når depolariseringen p<strong>as</strong>serer gennem<br />

T-rørene, opstår en interaktion med det sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum<br />

resulterende i en frisættelse af Ca 2+ . <strong>Det</strong> frigjorte Ca 2+ spreder<br />

sig herpå ved diffusion langs sarcomererne, reagerer med troponin<br />

(se afsnittet “Kontraktionsmekanismen”) og udløser hermed<br />

tværbrodannelse og muskelkontraktion. Da diffusionsafstandene<br />

er korte (ca 1µm), er der tale om en hurtig proces, og tids<strong>for</strong>løbet<br />

fra initieringen af et aktionspotentiale i den motoriske endeplade,<br />

til den cytopl<strong>as</strong>matiske Ca 2+ -koncentration er <strong>for</strong>øget med en faktor<br />

1.000, er mindre end et millisekund.<br />

Da muskelkontraktion er betinget af den <strong>for</strong>højede Ca 2+ -koncentration,<br />

<strong>for</strong>udsætter afspænding eller relaksation af muskelcellen,<br />

at den cytopl<strong>as</strong>matiske Ca 2+ -koncentration igen falder til hvileværdien<br />

dvs ca 10 -8 M. <strong>Det</strong>te opnås dels via en kontinuerlig<br />

aktiv Ca 2+ -“pumpe” i SR-membranen, som pumper Ca 2+ tilbage til<br />

det sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum, dels via tilstedeværelse af Ca 2+ -<br />

bindende proteiner i SR og i cytopl<strong>as</strong>maet (calsequestrin og<br />

parvalbumin). Den totale varighed af en “calcium puls” (dvs hvileværdi<br />

- <strong>for</strong>højet niveau - hvileværdi) er i gennemsnit omkring<br />

1/20 sekund i skeletmuskulaturen, men betydelige variationer i<br />

pulsvarighed og dermed kontraktions/relaksations-h<strong>as</strong>tighed ses<br />

mellem såkaldte hurtige og langsomme muskelfibre (jf afsnittet<br />

“Kl<strong>as</strong>sificering af motoriske enheder”).<br />

Hvorledes depolarisering (aktionspotentialer) i T-rørene præcist<br />

T-tubuli Sarcopl<strong>as</strong>matisk<br />

reticulum<br />

Ca 2+<br />

Ca 2+<br />

ATP<br />

Ca 2+<br />

Calcium pumpe<br />

Ca 2+ - ATP<strong>as</strong>e<br />

ADP<br />

Ca 2+<br />

Ca 2+<br />

T-tubuli


esulterer i en frisættelse af Ca 2+ fra det sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum,<br />

repræsenter et kritisk, men delvist ubesvaret spørgsmål i<br />

hele excitations-kontraktions-koblingen, og såvel mekanisk som<br />

kemisk signaloverførsel er nævnt som muligheder. En teoretisk<br />

mulig mekanisme er knyttet til tilstedeværelsen af “spændingsfølere”<br />

(voltage sensors) i T-tubuli-membranen. I fig. 16 illustreres,<br />

hvorledes en depolarisering i T-tubuli via spændingsfølere rent<br />

mekanisk tænkes at åbne calciumkanaler i SR-membranen, hvorved<br />

calcium kan diffundere fra hulrummet i det sarcopl<strong>as</strong>matiske<br />

reticulum til cytopl<strong>as</strong>maet.<br />

Motorisk enhed<br />

Kontrol af bevægelser<br />

I den udviklede muskel <strong>for</strong>syner eller innerverer en enkelt motorisk<br />

<strong>for</strong>hornscelle i rygmarven (α -neuron) gennem sine axonale<br />

<strong>for</strong>greninger et antal muskelfibre spredt over et område svarende<br />

til op mod en tredjedel af musklens tværsnitsareal. Innervationen<br />

er i r<strong>as</strong>ke muskler stort set tilfældig, hvilket betyder, at tilstødende<br />

“nabo”-muskelfibre normalt innerveres af <strong>for</strong>skellige α -motorneuroner.<br />

Begrebet motorisk enhed (motor unit) omfatter definiti-<br />

Figur 16. Teoretisk model <strong>for</strong> frisættelse af Ca 2+ fra det sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum<br />

(SR). Depolarisering i T-tubuli får såkaldte spændingsfølere (voltage sensors)<br />

til at bevæge sig udad, hvorved calciumkanaler i SR-membranen åbnes.<br />

(Gengivet efter Jones and Round (8)).<br />

T-tubuli hulrum<br />

T-tubuli<br />

membran<br />

SR membran<br />

Fremadskridende depolarisering<br />

+<br />

+<br />

SR hulrum Lagret calcium<br />

+<br />

+<br />

-<br />

Ca 2+<br />

49


50<br />

Figur 17. Motorisk enhed<br />

(motor unit) omfattende en<br />

motorisk <strong>for</strong>hornscelle,<br />

dens axon med terminale<br />

<strong>for</strong>greninger samt de muskelfibre,<br />

den innerverer.<br />

(Gengivet efter B<strong>as</strong>majian<br />

og De Luca (3)).<br />

Kontrol af bevægelser<br />

onsmæssigt en motorisk <strong>for</strong>hornscelle, dens axon med terminale<br />

<strong>for</strong>greninger samt de muskelfibre, den innerverer (fig. 17).<br />

B. Axon<br />

Rygmarv<br />

Motorisk <strong>for</strong>hornscelle<br />

A. Cellelegeme<br />

Muskelfibre<br />

Den motoriske enhed er skeletmuskulaturens mindste funktionelle<br />

enhed, idet en nerveimpuls fra den motoriske <strong>for</strong>hornscelle<br />

medfører en næsten synkron aktivering af alle muskelfibrene i<br />

den pågældende enhed. Som nævnt i indledningen er den motoriske<br />

enhed nøgleelementet i den nervøse kontrol af muskelkontraktion/bevægelse,<br />

ofte refereret til som: “det endelige fælles<br />

led” (the final common pathway) <strong>for</strong> udførelsen af al motorisk<br />

adfærd.<br />

Antallet af muskelfibre i en enkelt motorisk enhed kan variere<br />

stærkt fra omkring 15 til 1.900. <strong>Det</strong> antages ofte, at specielt muskler<br />

karakteriseret ved krav om fine detaljerede bevægelser og<br />

nøje graderede kontraktioner (fx øjenmuskler) generelt består af<br />

motoriske enheder med relativt få fibre pr enhed. Antagelsen<br />

synes imidlertid b<strong>as</strong>eret på en begrænset dokumentation.<br />

Ud over <strong>for</strong>skelle i antallet af fibre pr enhed adskiller motoriske<br />

enheder sig med hensyn til kontraktile egenskaber (kontraktionsh<strong>as</strong>tighed,<br />

modstandskraft mod træthed etc), ligesom muskelfibrene<br />

i en given motorisk enhed histokemisk og fysiologisk er af<br />

samme type. En egentlig inddeling eller kl<strong>as</strong>sificering af motori-


ske enheder b<strong>as</strong>eret på såvel funktionelle <strong>for</strong>skelle som histokemiske<br />

eller biokemiske analyser af muskelfibre er etableret (se<br />

afsnittet “Kl<strong>as</strong>sificering af motoriske enheder”).<br />

Kraftregulering<br />

Kontrolleret motorisk adfærd <strong>for</strong>udsætter en regulering af<br />

muskelkraften fra diskrete, næsten umærkelige kontraktioner til<br />

maksimal muskelkontraktion. Nervesystemets præcise gradering<br />

af muskelkontraktionens styrke er hovedsageligt b<strong>as</strong>eret på to<br />

mekanismer: 1. Ændringer i stimulerings- eller fyringsfrekvens af<br />

aktionspotentialer (rate coding) og 2. Ændringer i antallet af aktive<br />

motoriske enheder (recruitment).<br />

Stimuleres en muskel (enkelt fiber, motorisk enhed eller hele<br />

musklen) med et aktionspotentiale, udløses en såkaldt twitch.<br />

Twitchen repræsenterer musklens mekaniske respons på en<br />

enkelt stimulus, og kraft-tids-profilen i en twitch karakteriseres<br />

ved tre enkeltmål: Kontraktionstiden (time to peak tension), dvs<br />

tiden det tager <strong>for</strong> spændingen at nå sit maksimum, peak- eller<br />

spidskraften og endelig tiden fra peak-kraften til det tidspunkt,<br />

hvor kraften er faldet til halvdelen af peak-værdien (1/2 afslapningstid<br />

eller 1/2 relaxation time). Se fig. 18.<br />

Figur 18. Muskel-“twitch” karakteriseret ved tre enkeltmål: Kontraktionstid (CT),<br />

peak- eller spidskraft (peak <strong>for</strong>ce) og 1/2 afslapningstid (1/2 relaxation time, RT).<br />

Se teksten. (Gengivet efter Enoka (4)).<br />

Peakkraft<br />

CT 1/2 RT<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Stimuleres musklen igen - inden afslapning er genoprettet dvs i<br />

den såkaldte aktive f<strong>as</strong>e - summeres det mekaniske svar, og den<br />

udviklede kraft bliver større end efter en enkelt stimulus. Forøges<br />

antallet af stimuli pr sekund, ses en samtidig <strong>for</strong>øgelse af den<br />

mekaniske spænding, og kraftprofilen ændrer <strong>for</strong>m fra et “savtakket”<br />

<strong>for</strong>løb, til et plateau nås, hvor spændingen ikke længere<br />

øges ved en <strong>for</strong>øget stimuleringsfrekvens, og musklen siges at<br />

være i tetanus (fig. 19).<br />

51


▲<br />

3 ·<br />

2 ·<br />

1 ·<br />

Relativ<br />

spænding<br />

A<br />

Twitch<br />

100<br />

200<br />

B<br />

Figur 19. Forøget relativ<br />

muskelspænding ved successivt<br />

stigende stimuleringsfrekvens.<br />

Figuren illustrerer<br />

et <strong>for</strong>løb fra enkelt<br />

stimulus (twitch respons,<br />

yderst til venstre) over<br />

summation til fuldstændig<br />

tetanus (stimuleringsfrekvens<br />

100 stimuli (S) pr<br />

sekund). (Gengivet efter<br />

Luciano et al. (12)).<br />

Figur 20. Regulering af<br />

muskelkraft gennem aktivering<br />

af flere motoriske<br />

enheder (rekruttering). Små<br />

motoriske enheder rekrutteres<br />

først, mens store<br />

motoriske enheder aktiveres<br />

ved høje kraftniveauer.<br />

(Gengivet efter Jones and<br />

Round (8)).<br />

Summation<br />

· · ·<br />

· · · · · · · ·<br />

300 400 500<br />

600 700<br />

C<br />

800 900<br />

Tetanus<br />

s s s s s s sssssssssssssssssssssssssssssssss<br />

Kraft Store<br />

▲<br />

hurtige<br />

enheder<br />

Små langsomme<br />

enheder<br />

▲<br />

Antal rekrutterede enheder<br />

1.000<br />

Den <strong>for</strong>øgede mekaniske spænding ved repetitiv stimulering<br />

kan relateres til en vedligeholdt høj Ca 2+ -koncentration omkring<br />

myosin/actinfilamenterne. Herved <strong>for</strong>længes den tid, hvor<br />

tværbroerne er aktive; el<strong>as</strong>tiske komponenter i musklen kan nu<br />

strækkes helt ud, og optimal spændingsudvikling opnås. Relativt<br />

betragtet varierer <strong>for</strong>holdet mellem den maksimale kraftudvikling<br />

ved en enkelt twitch og den maksimale tetaniske kraft mellem<br />

1:1,5 og 1:10, dvs kraftudviklingen ved en fuldstændig tetanus vil<br />

være fra 1/2 til 10 gange større end ved en enkelt twitch.<br />

Ud over disse ændringer i twitch-tetanus-<strong>for</strong>holdet på grund af<br />

øget stimulerings/fyrings-frekvens kan den totale muskelkraft<br />

øges gennem aktivering af flere motoriske enheder (rekruttering).<br />

Ved svage kontraktioner rekrutteres i første omgang små motoriske<br />

enheder med et meget beskedent kraftbidrag. Øges muskelaktiveringen,<br />

rekrutteres successivt større og større motoriske<br />

enheder. Denne størrelsesbestemte rekruttering er først beskrevet<br />

af Henneman og kaldes “Hennemans størrelses-princip”. Den<br />

funktionelle betydning af princippet er en trinvis <strong>for</strong>øgelse af<br />

muskelkraften: Ved svage kontraktioner er trinene små (små<br />

motoriske enheder) og kraft<strong>for</strong>øgelsen <strong>for</strong>holdsvis glat, mens der<br />

ved højere kontraktionsniveauer sker tydelige spring i kraftudviklingen,<br />

hvorved den præcise kontrol over kraftudviklingen reduceres<br />

betragteligt (fig. 20). Baggrunden <strong>for</strong> “størrelses-princippet”<br />

er en differentieret aktivering af de respektive motorneuroner i<br />

rygmarven. Motorneuronerne i de små motor units har en lavere<br />

aktiveringstærskel og en stærkere synaptisk excitation end motorneuronerne<br />

i de store enheder og vil der<strong>for</strong> blive aktiveret først.<br />

Størrelses-princippet er, som det fremgår, en generel beskrivelse<br />

af et hyppigt <strong>for</strong>ekommende aktiveringsmønster. I praksis<br />

optræder imidlertid afvigelser fra princippet. Specielt i situationer,<br />

som stiller usædvanlige krav til den motoriske adfærd, fx hurtige<br />

bevægelser eller kontrollerede excentriske kontraktioner, ses et<br />

▲<br />

Tid (ms)


andet evt omvendt rekrutteringsmønster, og man taler om måleller<br />

opgave-relateret rekruttering.<br />

<strong>Det</strong> skal understreges, at de to metoder til kraftregulering -<br />

rekruttering og fyringsfrekvensøgning - er samtidigt <strong>for</strong>ekommende<br />

processer. Den relative betydning af de to metoder er imidlertid<br />

<strong>for</strong>skellig ved <strong>for</strong>skellige kraftniveauer, ligesom der ses store<br />

variationer mellem individuelle muskler og muskelgrupper. Tilsyneladende<br />

benytter små muskler (fx håndens muskler) primært<br />

frekvensændringer <strong>for</strong> at regulere muskelkraften, mens ændret<br />

rekrutteringsgrad dominerer i de store ekstremitetsmuskler. Ved<br />

en successiv øgning af muskelkraften er rekruttering af nye motoriske<br />

enheder således afsluttet ved ca 50% af maksimal kraft i<br />

små muskelgrupper, men <strong>for</strong>tsætter helt op til 90-100% af maksimal<br />

kraft i de større muskler. <strong>Det</strong> er sandsynligt, at <strong>for</strong>skellen er<br />

bestemt af behovet <strong>for</strong> en mere præcis og kontrolleret kraftudvikling<br />

i de små muskelgrupper.<br />

Nervesystemets kontrol/regulering af kraftudviklingen er således<br />

mere varieret og kompleks, end det umiddelbart fremstår. To<br />

fænomener kan tjene som illustration. Stimuleres en motorisk<br />

enhed med en given gennemsnitlig fyringsfrekvens, fx 20 impulser<br />

pr sekund, vil en meget kort afstand mellem de to første aktionspotentialer<br />

- en såkaldt doublet - medføre en markant <strong>for</strong>øget<br />

kraftudvikling (på engelsk kaldet: the catch property of muscle).<br />

Tilsvarende ses kraftudviklingen i en twitch i visse situationer at<br />

være <strong>for</strong>øget efter en <strong>for</strong>udgående kontraktion, dvs de samme<br />

elektriske stimuli medfører nu en øget kraftudvikling. Denne<br />

såkaldte twitch potentiation (<strong>for</strong>stærkning) er, skønt relativt<br />

dårligt undersøgt, af væsentlig betydning <strong>for</strong> et optimalt samspil<br />

mellem nervesystem og muskel under langvarige, udtrættende<br />

muskelkontraktioner.<br />

Kl<strong>as</strong>sificering af motoriske enheder<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Motoriske enheder kl<strong>as</strong>sificeres eller inddeles på baggrund af<br />

karakteristiske funktionelle eller fysiologiske parametre som fx<br />

kontraktionsh<strong>as</strong>tighed (time to peak tension) og modstandskraft<br />

mod træthed. Parallelt med denne direkte funktionelle inddeling<br />

er motoriske enheder søgt kl<strong>as</strong>sificeret ud fra en histokemisk/biokemisk<br />

analyse af muskelfibrene i en given motorisk enhed.<br />

Trods en stor grad af overlapning mellem fysiologiske (funktionelle)<br />

egenskaber i den motoriske enhed og histo- eller biokemiske<br />

karakteristika ved muskelfibrene i den pågældende enhed,<br />

har den samtidige anvendelse af såvel direkte som indirekte inddelingskriterier<br />

medført en vis uklarhed.<br />

En funktionel/fysiologisk inddeling af motoriske enheder i kat-<br />

53


54<br />

Kontrol af bevægelser<br />

temuskler ud fra kontraktionsh<strong>as</strong>tighed og modstandskraft mod<br />

træthed resulterer i tre grupper: langsomme (slow twitch, ST),<br />

hurtige, træthedsresistente (f<strong>as</strong>t twitch fatigue resistant, FR) og<br />

hurtige, let udtrætbare (f<strong>as</strong>t twitch fatigueable, FF).<br />

Hovedkriteriet <strong>for</strong> en inddeling i langsomme henholdsvis hurtige<br />

motoriske enheder er som nævnt kontraktionsh<strong>as</strong>tigheden.<br />

Sammenlignes langsomme og hurtige motoriske enheder, ses<br />

afledt heraf en række karakteristiske <strong>for</strong>skelle (fig. 21). Såvel<br />

“time to peak tension” som 1/2-relaksationstid (jf afsnittet “Kraftregulering”)<br />

er langsommere i en slow twitch-enhed, mens fusionsfrekvensen,<br />

dvs den innervationsfrekvens, som resulterer i tetanus,<br />

er højere i en f<strong>as</strong>t twitch-enhed. Den videre kl<strong>as</strong>sificering i<br />

relation til modstandskraft mod træthed <strong>for</strong>etages ud fra en standardiseret<br />

træthedstest; evt kan en stimuleringsprotokol, som<br />

medfører en vedligeholdt tetanus af 2-6 min.’s varighed, anvendes.<br />

Forholdet mellem den initiale peak kraft og peak kraften<br />

efter 2 min. kaldes “træthedsindeks” og vil typisk være >0,75 i de<br />

træthedsresistente motoriske enheder (type S og FR), men


200 Hz<br />

100 Hz<br />

50 Hz<br />

20 Hz<br />

10 Hz<br />

5 Hz<br />

1 Hz<br />

a) Soleus b) EDL<br />

1s<br />

Katte/gnaver muskler:<br />

Direkte Indirekte<br />

S (slow twitch) SO (slow oxidative)<br />

200 Hz<br />

100 Hz<br />

75 Hz<br />

50 Hz<br />

20 Hz<br />

10 Hz<br />

1 Hz<br />

FR (f<strong>as</strong>t twitch fatigue resistant) FOG (f<strong>as</strong>t oxidative/glycolytic)<br />

FF (f<strong>as</strong>t twitch fatigueable) FG (f<strong>as</strong>t glycolytic)<br />

Tabel 1. Kl<strong>as</strong>sificering af motoriske enheder ud fra henholdsvis funktionelle<br />

egenskaber (direkte kl<strong>as</strong>sificering) og fibertype-karakteristika<br />

(indirekte kl<strong>as</strong>sificering).<br />

Humane muskler:<br />

55<br />

Indirekte Indirekte<br />

Figur 21. Kraftudvikling<br />

ved varierende stimuleringsfrekvens<br />

(1 til 200 Hz)<br />

i muskler domineret af<br />

henholdsvis langsomme,<br />

slow twitch motoriske<br />

enheder (a - soleus) og<br />

hurtige, f<strong>as</strong>t twitch motoriske<br />

enheder (b - extensor<br />

digitorum longus). (Isolerede<br />

muskler fra mus). (Gengivet<br />

efter Jones and Round<br />

(8)).<br />

Type I ST (slow twitch)<br />

Type IIA FTa (f<strong>as</strong>t twitch a)<br />

Type IIB FTb (f<strong>as</strong>t twitch b)


56<br />

Kontrol af bevægelser<br />

ningen. Eksistensen af en bred vifte af iso<strong>for</strong>mer med <strong>for</strong>skellige<br />

fysiologiske karakteristika antyder, at muskelfiber-sammensætningen<br />

i en muskel snarere end et tre-delt system udgøres af et<br />

bredt kontinuum af fibertyper. Den nervøse aktivering af musklen<br />

bliver <strong>here</strong>fter bestemmende <strong>for</strong>, hvilken speciel genetisk kombination<br />

og dermed iso<strong>for</strong>m som primært kommer til udtryk.<br />

Motorisk kontrol<br />

Menneskets kontrol af bevægelser kan anskues som et hierarkisk<br />

system til styring af effekt-organet: den motoriske enhed. B<strong>as</strong>isniveauet<br />

udgøres af et antal simple reflekser og stereotype<br />

bevægelsesmønstre (fx gangbevægelser). Disse b<strong>as</strong>iselementer,<br />

som er medfødte eller “genetisk programmerede” og dermed<br />

ikke <strong>for</strong>drer egentlig indlæring, fungerer som byggestene (subrutiner)<br />

<strong>for</strong> komplicerede, indlærte bevægelser, der styres fra<br />

højere niveauer i hjernen. I selve opbygnings- eller etableringsf<strong>as</strong>en<br />

af disse komplekse motoriske programmer til styring af subrutinerne<br />

<strong>for</strong>udsættes en præcis strategi eller indlæringsprocedure.<br />

Udgangspunktet <strong>for</strong> en logisk programopbygning er, at endemålet,<br />

“Sollwert” (det der skal være fx et løft af en kop) sammenlignes<br />

med det rent faktiske <strong>for</strong>løb, “Istwert” (dvs det der er). <strong>Det</strong><br />

rent faktiske <strong>for</strong>løb (Istwert) meddeles via sensoriske receptorer<br />

tilbage til hjernen, hvor det ønskede og det opnåede resultat<br />

sammenlignes, og <strong>for</strong>skellen kan vurderes. Kernen i etablering af<br />

et egentligt program er nu b<strong>as</strong>eret på at lagre eller gemme netop<br />

den aktiveringsprocedure, der bedst eliminerer differencen, således<br />

at Istwert nærmer sig Sollwert.<br />

Ved langsomme bevægelser kan sammenligningen finde sted<br />

kontinuerligt, og man taler om “closed loop” kontrol, hvor feedback<br />

fra periferien kan benyttes til korrektion, mens bevægelsen<br />

rent faktisk <strong>for</strong>egår. Er bevægelserne hurtige, fx skrivem<strong>as</strong>kineanslag,<br />

vil et sensorisk feedback først nå de højere nervøse centre,<br />

efter at bevægelsen de facto er afsluttet. Disse såkaldte ballistiske<br />

bevægelser må nødvendigvis være <strong>for</strong>programmerede, og<br />

funktionen af den sensoriske tilbagekobling i indlæringsprocessen<br />

bliver at justere programmet inden næste gentagelse.<br />

Bevægelsen kontrolleres her i et “open loop” system, hvor princippet<br />

er “feed-<strong>for</strong>ward” i modsætning til “feedback” kontrol.<br />

I fig. 22 er de opridsede elementer i den motoriske kontrol<br />

angivet skematisk. Den specielle præcisering af kropsholdning<br />

eller posture i skemaet pointerer, at specielt <strong>for</strong> det opretstående,


Sensorisk feedback<br />

Kropsholdning<br />

Bevægelsesh<strong>as</strong>tighed/retning<br />

Istwert<br />

"Spinale reflekser"<br />

tobenede menneske er opretholdelsen af en vel balanceret stilling<br />

en vigtig del af alle motoriske programmer.<br />

To nøgleelementer i modellen i øvrigt skal fremhæves. Dels<br />

betydningen af den sensoriske in<strong>for</strong>mation eller feedback fra<br />

musklerne selv (se afsnittet “Muskel-seneten”), dels eksistensen af<br />

en veldefineret “comparator”, hvor Sollwert og Istwert sammenholdes,<br />

og som anatomisk i vid udstrækning er identisk med<br />

cerebellum (lillehjernen) (se afsnittet “Udførelse af bevægelser”).<br />

Muskel-seneten: Reflekser og sensorisk feedback<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Målrettet bevægelsesplan<br />

Sollwert<br />

Comparator<br />

W<br />

Motorisk program<br />

<strong>Det</strong> sensoriske feedback med in<strong>for</strong>mation om muskellængde og<br />

-spænding, leddenes position osv har to vigtige funktioner i den<br />

motoriske kontrol. Muskelkontraktionen influeres direkte via<br />

såkaldte “proprioceptive” refleksbaner, og samtidig sendes in<strong>for</strong>mation<br />

gennem <strong>as</strong>cenderende baner til cerebellum og dele af<br />

storhjernens cortex. To sanseorganer i selve muskulaturen:<br />

muskel- og seneten er af speciel betydning.<br />

Muskeltenene findes <strong>for</strong>delt i hele muskelbugen og <strong>for</strong>midler<br />

in<strong>for</strong>mation om såvel muskellængde som tidsmæssige ændringer<br />

i muskellængden. Hver muskelten består af 3-12 højt specialiserede<br />

muskelfibre indeholdt i en bindevævskapsel. Disse såkaldte<br />

57<br />

Figur 22. Skematisk fremstilling<br />

af hovedelementerne<br />

i motorisk kontrol og<br />

“programopbygning”.<br />

(Gengivet efter Hultborn<br />

(7)).


58<br />

Motorisk<br />

Figur 23. Muskeltenen.<br />

Bemærk placeringen parallelt<br />

med de ekstrafusale<br />

fibre og den dobbelte<br />

innervation af muskeltenen<br />

med henholdsvis motoriske<br />

og sensoriske nerver.<br />

(Gengivet efter Guyton<br />

(5)).<br />

Kontrol af bevægelser<br />

intrafusale (dvs inde i kapslen) fibre er anatomisk placeret parallelt<br />

med den store majoritet af “normale” eller ekstrafusale<br />

muskelfibre. I fig. 23 er vist muskeltenen og dens placering i <strong>for</strong>hold<br />

til de ekstrafusale fibre. Samtidig fremgår den dobbelte<br />

innervation af muskeltenen med henholdsvis sensoriske og motoriske<br />

nerver, som er af væsentlig betydning <strong>for</strong> muskeltenens<br />

funktion.<br />

∝ γ Ia II γ<br />

14µ 5µ<br />

17µ 8µ 5µ<br />

Kapsel<br />

Væskefyldt<br />

hulrum<br />

1 cm<br />

Sensorisk Motorisk<br />

Intrafusale<br />

fibre<br />

Ekstrafusale<br />

fibre<br />

<strong>Det</strong> adækvate irritament, som aktiverer muskeltenen, er en<br />

udstrækning af den receptoriske midterdel. Aktivering kan, som<br />

det fremgår af figuren, finde sted dels ved en udstrækning af den<br />

muskel, hvori muskeltenen er placeret, dels ved en stimulering af<br />

de motoriske γ -nerver til muskeltenens endeområder, hvorved de<br />

intrafusale muskelfibre kontra<strong>here</strong>s. En underinddeling af de<br />

intrafusale fibre i henholdsvis bag- og chain-fibre med hver deres<br />

sensoriske innervation (type Ia og II afferenter, se fig. 23) er baggrunden<br />

<strong>for</strong> muskeltenens evne til at videregive differentieret<br />

in<strong>for</strong>mation om enten absolut muskellængde (via type II afferenterne)<br />

eller længde<strong>for</strong>andringer/h<strong>as</strong>tighed (via type Ia afferenterne).<br />

Den reflektoriske betydning af muskeltenen kendes fra strækrefleksen.<br />

En p<strong>as</strong>siv strækning af en muskel fører til stimulation af<br />

Ia afferenterne, som har direkte excitatorisk kontakt med de α -<br />

motorneuroner i rygmarven, som innerverer musklen. Samtidig<br />

udløses - via et interneuron - en hæmning af den antagonistiske<br />

muskel. Stimulering af Ia afferenterne resulterer på denne måde i


en <strong>for</strong>øget muskelkontraktion i den udstrakte muskel, således at<br />

udstrækningen modvirkes.<br />

Under voluntær (frivillig) kontraktion vil systemet således <strong>for</strong>søge<br />

at holde muskellængden “konstant” på trods af bel<strong>as</strong>tningsændringer.<br />

Interessant er det imidlertid, at der hos en normal person<br />

i hvile ikke <strong>for</strong>ekommer toniske strækreflekser. <strong>Det</strong> vil sige,<br />

at en p<strong>as</strong>siv muskeludspænding ikke <strong>for</strong>årsager muskelkontraktion.<br />

(Den eneste undtagelse er den såkaldte patellarrefleks, hvor<br />

et kortvarigt slag på senen på grund af den meget hurtige længde<strong>for</strong>øgelse<br />

af musklen udløser en refleksmæssig kontraktion).<br />

Under visse typer af bevægelse er muskeltenens følsomhed imidlertid<br />

“skruet op”, og strækrefleksen får en vigtig funktionel<br />

betydning. Denne mulighed <strong>for</strong> at regulere strækrefleksens styrke<br />

illustrerer, at muskeltenen ikke blot er en “p<strong>as</strong>siv” receptor. Bl.a.<br />

via de motoriske γ -nerver til muskeltenens ender kan de intrafusale<br />

fibres længde - og dermed receptorområdets følsomhed -<br />

graderes og tilp<strong>as</strong>ses varierende behov <strong>for</strong> en <strong>for</strong>øget henholdsvis<br />

<strong>for</strong>mindsket muskelkontraktion. Et illustrativt eksempel er den<br />

såkaldte “bel<strong>as</strong>tningskompenserende servo-styring” af muskelkontraktioner.<br />

Normalt aktiveres α - og γ -motorneuroner samtidigt og<br />

parallelt under udførelsen af voluntære bevægelser fx løft af en<br />

k<strong>as</strong>se. Forløber bevægelsen (muskel<strong>for</strong>kortningen) som planlagt,<br />

vil de intra- og ekstrafusale fibre <strong>for</strong>kortes med samme h<strong>as</strong>tighed,<br />

og det sensoriske feedback vil være konstant. Er k<strong>as</strong>sen imidlertid<br />

tungere end estimeret, vil kontraktionskraften ikke være tilstrækkelig,<br />

og kun de intrafusale fibre vil <strong>for</strong>korte sig; herved<br />

udløses imidlertid en bel<strong>as</strong>tningskompenserende strækrefleks,<br />

som øger kontraktionskraften i de normale/ekstrafusale fibre.<br />

Senetene (Golgi seneorganer) er indkapslede sanseorganer placeret<br />

i musklens senefæste (fig. 24). I gennemsnit er ca 10-15<br />

muskelfibre <strong>for</strong>bundet med hvert Golgi seneorgan. Innervation af<br />

senetenen udgøres af type Ib afferenter, og i modsætning til<br />

muskeltenen registrerer og reagerer seneorganet på spændingseller<br />

kraftudvikling i de tilkoblede muskelfibre.<br />

Muskel<br />

Nerve fiber<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Sene<br />

59<br />

Figur 24. Golgi seneorgan,<br />

senetenen, lokaliseret til<br />

musklens senehæfte og<br />

placeret i direkte <strong>for</strong>længelse<br />

af de ekstrafusale fibre.<br />

(gengivet efter Guyton (5)).


60<br />

Kontrol af bevægelser<br />

Koblingsmønstret <strong>for</strong> de sensoriske nerver fra senetenen resulterer<br />

i, at der via et interneuron udøves en reflektorisk hæmning<br />

af motorneuronerne til den muskel, hvor senetenen er placeret,<br />

og en reciprok excitation af antagonistens motorneuroner. Golgi<br />

seneorganet er uhyre følsomt, og kraftudviklingen fra én eneste<br />

motorisk enhed er nok til at blive registreret; rygmarven og hjernen<br />

bliver således kontinuerligt in<strong>for</strong>meret om musklernes kontraktionskraft.<br />

Funktionelt er en afgørende rolle <strong>for</strong> senetenen at<br />

medvirke til en ensartet <strong>for</strong>deling af musklens spændingsudvikling<br />

på mange <strong>for</strong>skellige muskelfibre. Princippet er, at fibre eller<br />

motoriske enheder med <strong>for</strong> stor spænding hæmmes, mens de,<br />

der udøver <strong>for</strong> lidt spænding, fremmes, <strong>for</strong>di reflekshæmningen<br />

fjernes. Her er med andre ord tale om et vigtigt beskyttelsessystem,<br />

som ideelt set reducerer eller modvirker sandsynligheden<br />

<strong>for</strong> en kritisk overbel<strong>as</strong>tning og ødelæggelse af enkelte muskelfibre.<br />

Samspillet muskel/seneten. <strong>Det</strong> synes indlysende, at reflekser<br />

udløst fra muskel/seneten i mange tilfælde vil modvirke hinanden.<br />

Eksempelvis vil en <strong>for</strong>øget ydre bel<strong>as</strong>tning under muskelkontraktion<br />

samtidig <strong>for</strong>længe musklen og øge spændingen i de<br />

enkelte fibre. Muskeltensystemet vil i dette tilfælde søge at <strong>for</strong>øge<br />

kontraktionskraften <strong>for</strong> at opretholde muskellængden, mens<br />

senetenene vil hæmme muskelkontraktionen <strong>for</strong> at få den oprindelige<br />

spænding tilbage.<br />

I andre tilfælde vil reflekserne virke sammen. Under langvarige,<br />

vedholdende muskelkontraktioner med en konstant ydre bel<strong>as</strong>tning<br />

vil træthed bevirke, at det fx bliver sværere og sværere at<br />

holde en tung byrde. Muskelkraften <strong>for</strong>mindskes, og byrden får<br />

nu musklen til at <strong>for</strong>længes. Resultatet bliver, at senetenenes<br />

hæmning af motorneuronerne mindskes, og muskeltenens excitation<br />

af samme motorneuroner fremmes, hvorved den opståede<br />

muskeltræthed kompenseres. Nyere undersøgelser antyder imidlertid,<br />

at denne traditionelle opfattelse af muskeltensystemet som<br />

en effektiv mekanisme til at kompensere <strong>for</strong> muskeltræthed er en<br />

simplificering. Under vedvarende isometrisk muskelkontraktion<br />

med konstant ydre kraft er påvist en progressiv reduktion af<br />

impulsaktiviteten i afferenter fra muskeltenene. I denne situation<br />

synes det gradvise bortfald af muskeltenenes excitation af α -<br />

motorneuronerne at bidrage til de stigende problemer og den<br />

oplevede anstrengelse ved at holde muskelkraften konstant<br />

under indsættende træthed.<br />

Den funktionelle betydning af reflekser fra muskel/seneten er<br />

således langtfra entydig. Kompleksiteten <strong>for</strong>øges, <strong>for</strong>di in<strong>for</strong>mation<br />

fra de to reflektoriske systemer tilsyneladende “redigeres” og<br />

behandles selektivt af højere nervøse centre, som enten kan


fremme eller undertrykker det afferente input alt efter den aktuelle<br />

karakter af de motoriske opgaver.<br />

Udførelse af bevægelser<br />

Som nævnt er den “sammenligningsenhed” eller “comparator”,<br />

som bl.a. på baggrund af in<strong>for</strong>mation fra muskel- og senetene<br />

sammenholder ønskede bevægelsesmål med det reelle resultat,<br />

anatomisk placeret i lillehjernen (cerebellum). Cerebellums funktion<br />

er der<strong>for</strong> af afgørende betydning i eksisterende <strong>for</strong>estillinger<br />

om, hvordan bevægelser planlægges, udføres og kontrolleres.<br />

Fig. 25 giver en sammenfattende skitse over nugældende teorier<br />

vedr. styring af voluntære bevægelser. Motivationen/intentionen<br />

om at udføre en bevægelse opstår i det limbiske system. Den<br />

overordnede målrettede plan (idé) om bevægelsen findes repræsenteret<br />

i storhjernens “<strong>as</strong>sociations-cortex”. Et detaljeret motorisk<br />

program ud<strong>for</strong>mes på vejen over laterale dele af cerebellum<br />

og/eller de b<strong>as</strong>ale ganglier til motor-cortex, idet der “trækkes” på<br />

indlærte, automatiske bevægelsesmønstre eller rutiner indprogrammeret<br />

i cerebellum-hemisfærerne. Under bevægelsens<br />

udførelse - <strong>for</strong>løbet fra “motor-cortex” til “bevægelse” på figuren -<br />

fungerer de intermediære dele af cerebellum som “comparator”.<br />

Her modtages in<strong>for</strong>mation om de aktuelle motoriske styresignaler<br />

(ofte kaldet efference copy). Denne “kopi”, som ankommer til<br />

cerebellum, inden bevægelsen er påbegyndt, kan under bevægelsens<br />

udførelse sammenholdes med den aktuelle tilstand i periferien<br />

(Istwert) - <strong>for</strong>midlet via somatosensorisk feedback - og danne<br />

grundlag <strong>for</strong> eventuelle justeringssignaler.<br />

Med til billedet hører en kort redegørelse <strong>for</strong> de højere nervøse<br />

Intention<br />

PLAN<br />

B<strong>as</strong>ale<br />

ganglier<br />

Associations-cortex Motor-cortex<br />

Laterale<br />

cerebellum<br />

Kontrol af bevægelser<br />

UDFØRELSE<br />

“Intermediære<br />

cerebellum”<br />

Bevægelse<br />

Somatosensorisk input<br />

61<br />

Figur 25. Teoretisk skitse<br />

over strukturer involveret i<br />

planlægning og kontrol af<br />

voluntære bevægelser. Se<br />

tekst <strong>for</strong> detaljer. (Gengivet<br />

efter Hultborn (7)).


62<br />

Kontrol af bevægelser<br />

centres rent faktiske styring af de simple reflekser og aktiviteten i<br />

motorneuronerne. <strong>Det</strong> vil sige den praktiske, operationelle <strong>for</strong>midling<br />

af styrings- og justeringssignaler, som er <strong>for</strong>udsætningen<br />

<strong>for</strong>, at højere nervøse centre kan “gribe ind” på et lavere niveau i<br />

rygmarven. Fig. 26 illustrerer konvergens-systemet, hvorved <strong>for</strong>stås,<br />

at motorneuroner i vid udstrækning aktiveres via interneuroner,<br />

som samtidig påvirkes af højere nervøse centre og sensoriske<br />

afferenter. Optimal aktivering af interneuronet <strong>for</strong>udsætter<br />

således, at begge excitatoriske input er til stede samtidig, hvilket<br />

kan tolkes som enten en sensorisk <strong>for</strong>stærkning af et højere nervøst<br />

signal eller en højere nervøs fremning af en simpel refleks.<br />

A B C<br />

Interneuron<br />

Baner fra hjernen<br />

Refleksbaner Motorneuron<br />

Muskel<br />

Figur 26. I A illustreres direkte og indirekte synaptiske <strong>for</strong>bindelser til motorneuronet<br />

fra hjernen og sensoriske afferenter (refleksbaner). I B og C fremhæves<br />

konvergensprincippet. Motorneuronet aktiveres indirekte via interneuroner, som<br />

er under samtidig påvirkning af højere nervøse centre og sensoriske afferenter.<br />

(Gengivet efter Hultborn (7)).<br />

Et andet praktisk eksempel på konvergensprincippet, med stor<br />

praktisk betydning, er vist i fig. 27. Motoriske nerver afgiver i<br />

rygmarven små udløbere (kollateraler), der løber “tilbage” og via<br />

hæmmende interneuroner (Renshaw-celler) så at sige bremser sig<br />

selv. Fænomenet kaldes negativ tilbagekobling. Renshaw-cellerne<br />

påvirkes imidlertid også af højere nervøse centre, hvorved den<br />

negative tilbagekobling kan enten fremmes eller hæmmes. Funktionelt<br />

er <strong>for</strong>delen, at samme styringssignal til et α -motorneuron<br />

kan give vidt <strong>for</strong>skellig muskelkraft afhængigt af, om Renshawcellerne<br />

er fremmede eller hæmmede. Billedligt kan <strong>for</strong>delen<br />

sammenlignes med, at brugen af en separat kontrollerbar bremse


og speeder i en bil tillader en langt hurtigere og mere præcis<br />

h<strong>as</strong>tighedsændring end kun en speeder.<br />

Afslutningsvis skal præciseres, at kompleksiteten i den motoriske<br />

kontrol samtidig repræsenterer en indbygget mulighed/sandsynlighed<br />

<strong>for</strong>, at fejl kan opstå. I en hierarkisk struktur, hvor<br />

motivation/intention i det limbiske system skal omsættes til<br />

voluntær bevægelse - og hvor posturale krav og reflektoriske<br />

beskyttelsesmekanismer skal inkorporeres på en hensigtsmæssig<br />

måde - er risikoen <strong>for</strong> mistolkninger åbenbar. Specielt ud fra en<br />

ergonomisk/arbejdsmedicinsk synsvinkel er der grund til at fremhæve<br />

den engelske fysiolog R.H.T. Edwards teori om “improper”<br />

eller uhensigtsmæssig “motor control” som en afgørende faktor i<br />

mange arbejdsbetingede bevægeapparatsygdomme. Ved<br />

uhensigtsmæssig motor control skal <strong>for</strong>stås, at komplekse evt<br />

modstridende krav til postural balance og udførelse af “unaturlige”<br />

(ufysiologiske) bevægelsesmønstre i et industrielt arbejdsmiljø<br />

påvirker finjusteringen af den motoriske kontrol. Resultatet kan<br />

blive en konstant, uhensigtsmæssig aktivering og overbel<strong>as</strong>tning<br />

eller ødelæggelse af enkelte muskelfibre.<br />

Litteratur<br />

Kontrol af bevægelser<br />

1. Alexander RM. Animal mechanics. 2nd ed. Ox<strong>for</strong>d: Blackwell<br />

Scientific, 1983.<br />

2. Asmussen E, Hohwü-Christensen E. Idrætsteori. 2nd ed.<br />

København: Akademisk <strong>for</strong>lag. Universitets<strong>for</strong>laget i København,<br />

1980.<br />

3. B<strong>as</strong>majian JV, De Luca CJ. Muscles alive. Their functions<br />

revealed by electromyography. 5th ed. Baltimore: Williams &<br />

Wilkins, 1985.<br />

4. Enoka RM. Neuromechanical b<strong>as</strong>is of kinesiology.<br />

Champaign, Illinois: Human Kinetics Books, 1988.<br />

5. Guyton AC. B<strong>as</strong>ic neuroscience. Anatomy & physiology. 2nd<br />

ed. Philadelphia: W.B. Saunders Company, 1991.<br />

6. Hagbarth KE. Microneurography and applications to issues of<br />

motor control: Fifth annual Stewart Reiner memorial<br />

Lecture. Muscle Nerve, 1983; 16: 693-705.<br />

7. Hultborn H. Motoriske funktioner. In: Crone C, Bindslev N,<br />

Engberg I, Garby L, Hultborn H, Saltin B. eds. Fysiologi.<br />

København Århus Odense: FADL’s Forlag, 1991:141-171.<br />

8. Jones DA, Round JM. Skeletal muscle in health and dise<strong>as</strong>e.<br />

A textbook of muscle physiology. Manchester: Manchester<br />

University Press, 1990.<br />

63<br />

Figur 27. Negativ tilbagekobling.<br />

Øverst: Aktivering af motoriske<br />

enheder begrænses<br />

eller reduceres via såkaldte<br />

“Renshaw-celler”.<br />

Nederst: Samme styringssignal<br />

(eller input til til motorneuronerne)<br />

kan resultere i<br />

vidt <strong>for</strong>skellig muskelkraft<br />

(output) afhængigt af, om<br />

Renshaw-cellernes aktivitet<br />

er fremmet eller hæmmet.<br />

(Gengivet efter Hultborn<br />

(7)).<br />

Descenderende<br />

styringssignal<br />

Muskelkraft<br />

Muskelkraft<br />

– +<br />

inhibition<br />

facilitation (excitation)<br />

Med inhibition<br />

af Renshaw-celler<br />

Med facilitation<br />

af Renshaw-celler<br />

Descenderende styringssignal


64<br />

Kontrol af bevægelser<br />

9. Kardel T. Niels Stensen’s muskelteori genopdaget. Et videnskabeligt<br />

gennembrud med <strong>for</strong>sinkelser. Naturens Verden<br />

1991;453.<br />

10. Komi PV. Neuromuscular biomechanics: Selective correlates<br />

between structure and function. In: Mæhlum S, Nilsson S,<br />

Renström P. eds. An update on sports medicine. Proceedings<br />

from the second Scandinavian conference in sports medicine.<br />

Oslo: Danish and Norwegian Sports Medicine Associations<br />

and Swedish Society of Sports , 1987:60-78.<br />

11. Kuorinka I, Jonsson B, Jørgensen K, et al. Arbetsrelaterade<br />

sjukdomar i rörelseorganen - förekomst, orsaker och förebyggende.<br />

En kundskaps- och problemöversikt. Copenhagen:<br />

Nordisk Ministerraad, 1990.<br />

12. Luciano DS, Vander AJ, Sherman JH. Human anatomy and<br />

physiology. Structure and function. New York: McGraw-Hill<br />

Book Company, 1983.<br />

13. Mulvany M. Muskelfunktionen. In: Crone C, Bindslev N,<br />

Engberg I, Garby L, Hultborn H, Saltin B. eds. Fysiologi.<br />

København Århus Odense: FADL’s Forlag, 1991:73-91.<br />

14. Pitman MI, Peterson L. Biomechanics of skeletal muscle. In:<br />

Nordin M, Frankel VH. eds. B<strong>as</strong>ic biomechanics of the<br />

musculoskeletal system. Philadelphia, London: Lea & Febiger,<br />

1989:89-111.<br />

15. Schmalbruch H. Skeletal muscle. In: Handbook of microscopic<br />

anatomy. Berlin: Springer-Verlag, 1985.


KAPITEL 3<br />

Biomekanik<br />

Gisela Sjøgaard


66<br />

Biomekanik<br />

Biomekanik<br />

Biomekanik er en tværfaglig disciplin, der anvender lovene fra<br />

den mekaniske fysik og koncepter fra ingeniørfagene <strong>for</strong> at<br />

beskrive bevægelser af <strong>for</strong>skellige biologiske væv samt de kræfter,<br />

der påvirker dem. I nærværende kapitel vil der udelukkende<br />

blive omtalt biomekanik, der vedrører menneskets bevægeapparat.<br />

De anvendte <strong>as</strong>pekter af dette fagområde er mangfoldige og<br />

har interesse <strong>for</strong> så <strong>for</strong>skellige områder som bl.a. ortopædi, idræt,<br />

rehabilitering og arbejdsmiljø. De fysiske og biologiske principper<br />

er de samme <strong>for</strong> alle typer af bevægelser, selvom bevægelserne<br />

kan være yderst <strong>for</strong>skellige, som fx gang hos en handicappet,<br />

højdespring udført af en elite-idrætsudøver eller tunge løft i<br />

erhvervslivet. Erfaringer og viden fra ét område kan ofte umiddelbart<br />

overføres til andre anvendelsesområder.<br />

Ud over den mekaniske fysik er antropometri et afgørende<br />

grundlag <strong>for</strong> biomekaniske beregninger og vurderinger. Antropometri<br />

er en væsentlig del af antropologien og er læren om menneskets<br />

dimensioner, dvs størrelse og vægt samt proportioner af<br />

de <strong>for</strong>skellige legemsdele. Denne viden har endvidere stor betydning<br />

ved ud<strong>for</strong>mning og indretning af arbejdspladser, da disse<br />

skal tilp<strong>as</strong>ses de mennesker, som skal arbejde der. Ligeledes bør<br />

denne viden tages i anvendelse ved design af håndværktøj samt<br />

ved m<strong>as</strong>kindesign.<br />

Ved hjælp af biomekanikken kan man analysere, hvorledes<br />

bevægeapparatet bel<strong>as</strong>tes af <strong>for</strong>skellige <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> ydre arbejde.<br />

Men også de indre kræfter, som præsteres af musklerne, kan inddrages<br />

i beregningerne og i udviklingen af biomekaniske modeller.<br />

Muskelkræfter kan måles indirekte ud fra musklernes elektriske<br />

aktivitet (EMG) under kontraktionen i kombination med en<br />

fysiologisk EMG-kraft-kalibrering. Biomekaniske modeller tillader<br />

at generalisere og <strong>for</strong>udsige bel<strong>as</strong>tninger ved <strong>for</strong>skellige arbejdssituationer.<br />

Vurderingen af bel<strong>as</strong>tningen sker så på baggrund af<br />

vores viden om de <strong>for</strong>skellige vævs funktion og styrke, som de er<br />

omtalt i de <strong>for</strong>egående kapitler. Herved bliver biomekanik et vig-


tigt redskab i optimering af præstation og arbejdsbel<strong>as</strong>tning samt<br />

i <strong>for</strong>ebyggelse af bevægeapparatbesvær og -skader.<br />

Mekanisk fysik<br />

Biomekanik<br />

De mest centrale fysiske love <strong>for</strong> biomekanikken er Newtons tre<br />

love.<br />

Newtons 1. lov også kaldet inertiens lov: Et legeme, der<br />

befinder sig i hvile eller i jævn bevægelse, vil <strong>for</strong>blive i denne<br />

tilstand, så længe det ikke påvirkes af en ydre kraft.<br />

Newtons 2. lov også kaldet bevægelsesloven: Et legeme skal<br />

påvirkes af en ydre kraft <strong>for</strong> at ændre bevægelsesh<strong>as</strong>tighed<br />

eller bevægelsesretning. For et legeme med m<strong>as</strong>sen m kan<br />

loven udtrykkes ved ligningen:<br />

kraft = m<strong>as</strong>se · acceleration ( 4 F=m· 4a, hvor F står <strong>for</strong> <strong>for</strong>ce)<br />

Hvis flere kræfter samtidig påvirker en m<strong>as</strong>se, er det summen af<br />

alle kræfter, der skal bruges i beregningen. Denne lov siger også<br />

omvendt, at hvis en m<strong>as</strong>se ikke bevæger sig, eller ikke ændrer<br />

h<strong>as</strong>tighed (dvs accelerationen er 0), så er også summen af alle<br />

kræfter, der påvirker m<strong>as</strong>sen, lig med 0.<br />

Newtons 3. lov også kaldet loven om aktion og reaktion: Når<br />

et legeme påvirker et andet legeme med en kraft, aktion,<br />

bliver det selv påvirket med en lige så stor og modsat rettet<br />

kraft, reaktion.<br />

Kraft, 4 F, og acceleration, 4a, er vektorer, dvs de har en størrelse og<br />

en retning. De kan angives med en pil (vektor), som det ses i<br />

figurerne. Endvidere kan vektorer i teksten angives med en pil<br />

over bogstavsymbolet, men når kun kraftens størrelse angives,<br />

udelades pilen. Arbejdes der i 2 dimensioner, kan simpel geometrisk<br />

vektorregning anvendes. Ved sådanne beregninger skal endvidere<br />

kraftens angrebspunkt kendes. Enheden <strong>for</strong> kraft er<br />

Newton (N = kg · m · s -2 ). De kræfter, der påvirker vores legeme,<br />

kan deles i dem, der kommer udefra, dvs de ydre kræfter, og<br />

dem, der opstår inden i kroppen, dvs de indre kræfter.<br />

De ydre kræfter omfatter tyngdekraften samt andre ydre kræfter<br />

såsom reaktionskræfter fra fx underlaget under gang eller fra en<br />

genstand, der håndteres. Tyngdekraften er altid rettet lodret ned-<br />

67


68<br />

Biomekanik<br />

ad. Den påvirker alle kroppens dele, men kan opfattes som en<br />

enkelt kraft, der har sit angrebspunkt i det givne legemes m<strong>as</strong>semidtpunkt<br />

eller tyngdepunkt. <strong>Det</strong>te er der<strong>for</strong> vigtigt at kende, når<br />

der skal gennemføres beregninger. Tyngdekraftens størrelse er<br />

altid lig med m<strong>as</strong>se · tyngdeacceleration, hvor sidstnævte normalt<br />

er 9,8 m · s -2 lodret nedad. Mht andre ydre kræfter, så kan både<br />

deres størrelse og retning være vilkårlig, og de må der<strong>for</strong> måles<br />

direkte. Deres angrebspunkt er som regel lig med det sted, hvor<br />

de ydre genstande kommer i kontakt med kroppen.<br />

De indre kræfter omfatter muskelkræfter samt andre indre kræfter<br />

såsom kontaktkræfter mellem knogler i leddene eller trækkræfter<br />

i sener, ligamenter og ledbånd. Normalt må disse kræfter<br />

måles indirekte (se neden<strong>for</strong>). Angrebspunkt <strong>for</strong> muskelkræfter er<br />

generelt tilhæftningerne til knoglerne, og kraftretningen beskrives<br />

ofte på den simpleste måde som svarende til <strong>for</strong>bindelsen imellem<br />

tilhæftningerne. Tilsvarende gælder <strong>for</strong> sener, ligamenter etc.<br />

De bevægelser, som kroppen kan <strong>for</strong>etage, er bestemt af anatomien,<br />

hvor skelettet kun kan bevæges i leddene. Bevægelserne<br />

kan i alle led med tilnærmelse betragtes som rotatoriske, og i<br />

ingen af leddene kan der <strong>for</strong>egå større translatoriske bevægelser.<br />

Rotatoriske bevægelser opstår som følge af et drejningsmoment<br />

omkring et omdrejningspunkt (leddets omdrejningsakse eller<br />

rotationsakse), og størrelsen heraf beregnes som:<br />

drejningsmoment = kraft · momentarm (M = F · d),<br />

hvor momentarmen, d, er den vinkelrette afstand eller distance<br />

mellem kraften og omdrejningspunktet. Svarende til Newtons 2.<br />

lov gælder det <strong>for</strong> drejningsmomenter, at hvis der ingen bevægelse<br />

er, er det samlede drejningsmoment omkring omdrejningspunktet<br />

lig med 0. Drejningsmomenter kan således modvirke hinanden,<br />

så fx tyngdekraftens moment modvirkes af muskelkraftens<br />

moment, hvorved vi er i stand til at opretholde en stilling.<br />

Statiske modeller<br />

Den simpleste biomekaniske beregning er en statisk 2-dimensional<br />

beregning mht ét led, og hvor kun tyngdekraften påvirker<br />

kroppen. Principperne i modelberegninger fremstilles bedst ved<br />

gennemgang af følgende:


Regneeksempel 1<br />

Beregningen <strong>for</strong>etages <strong>for</strong> underarm og hånd mht albueleddet (fig. 1). Underarm og hånd<br />

(u+h) antages tilsammen at have en m<strong>as</strong>se på 1,6 kg (ifølge antropometriske data, se neden<strong>for</strong>),<br />

der af tyngdeaccelerationen påvirkes med 9,8 m · s -2. <strong>Det</strong>te giver en kraftpåvirkning<br />

(tyngdekraft) på 1,6 kg · 9,8 m · s -2 = 15,7 N. Albueleddet påvirkes dermed af den<br />

ydre kraft, F u+h = 15,7 N.<br />

Tyngdekraftens angrebspunkt er i tyngdepunktet <strong>for</strong> underarm og hånd, og i dette eksempel<br />

(fig. 1) går kraftens retning ikke igennem omdrejningsaksen (albueleddet). Tyngdekraften vil<br />

der<strong>for</strong> bevirke en drejning af underarm plus hånd omkring albueleddet, dvs der opstår et<br />

drejningsmoment. Drejningsmomentets størrelse er ud over kraftens størrelse afhængig af<br />

momentarmen (den vinkelrette afstand mellem kraften og leddets omdrejningsakse).<br />

Angrebspunktet <strong>for</strong> kraften er i det samlede tyngdepunkt <strong>for</strong> underarm og hånd, som i dette<br />

eksempel ligger 17,2 cm fra albueleddet (ifølge antropometriske data, se neden<strong>for</strong>). Tyngdekraftens<br />

momentarm er dermed 0,172 m, idet underarmen her holdes vandret dvs vinkelret<br />

på kraftretningen. Kraftens størrelse var beregnet til 15,7 N, og dermed beregnes i albuen<br />

størrelsen af:<br />

ydre drejningsmoment, M a1 = 15,7 N · 0,172 m = 2,7 N · m.<br />

Holdes en byrde (b) i hånden med m<strong>as</strong>sen 5 kg, vil tyngdekraftens påvirkning på denne<br />

genstand være F b = 5 kg · 9,8 m · s -2 = 49,0 N (se fig. 1). Denne kraft vil have en momentarm<br />

mht albueleddet på 0,355 m og dermed give et drejningsmoment af størrelsen M a2 = 49,0 N ·<br />

0,355 m = 17,4 N · m. Størrelsen af den samlede ydre påvirkning bliver dermed:<br />

ydre kraft, F u+h+b = F u+b + F b = 15,7 N + 49,0 N = 64,7 N, og<br />

ydre drejningsmoment, M a = 2,7 N · m + 17,4 N · m = 20,1 N · m.<br />

Ma<br />

▲<br />

▲ ▲<br />

0,172 m<br />

▲<br />

▲<br />

Fu+h<br />

0,355 m<br />

Fb = 49 N<br />

▲<br />

▲<br />

Figur 1. Illustration til<br />

beregning af kræfter og<br />

drejningsmomenter mht<br />

albueleddet <strong>for</strong> underarm<br />

og hånd samt en byrde. For<br />

detaljer i beregningerne se<br />

Regneeksempel 1.<br />

angiver tyngdepunkter.


Hvis stillingen i fig. 1 skal opretholdes, må de indre kræfter skabe et drejningsmoment af samme<br />

størrelse, men med modsat retning <strong>for</strong> at modvirke det ydre drejningsmoment. Da momentarmene<br />

<strong>for</strong> de ydre og indre kræfter går i samme retning i <strong>for</strong>hold til omdrejningsaksen<br />

(albueleddet), må den indre kraft være opadrettet <strong>for</strong> at modvirke det ydre drejningsmoment. I<br />

dette eksempel må således albuens flexor muskler være aktive. <strong>Det</strong>te kan også beskrives ved,<br />

at tyngdekraften medfører en ekstension, som må modvirkes af en fleksion, dvs aktive flexor<br />

muskler. For nemheds skyld antages her, at det alene er biceps brachii musklen, der er aktiv.<br />

Den nødvendige muskelkrafts størrelse kan beregnes, når muskelkraftens momentarm kendes.<br />

Anatomiske dissektioner har vist, at biceps brachii musklen insererer på underarmen i en<br />

afstand af ca 0,05 m fra albueleddets omdrejningsakse (se fig. 2). Dermed gælder her, hvis det<br />

indre og det ydre drejningsmoment skal være lig hinanden, at<br />

indre drejningsmoment = (indre kraft) N · 0,05 m = 20,1 N · m.<br />

Dermed gælder, da den indre kraft her præsteres af musklen, at størrelsen af<br />

muskelkraften, F m = 402,0 N.<br />

Figur 2. Illustration<br />

til beregning<br />

af den<br />

indre muskelkraft<br />

mht albueleddet,<br />

når en<br />

stilling skal<br />

opretholdes.<br />

For detaljer i<br />

beregningerne<br />

se Regneeksempel<br />

1.<br />

angiver tyngdepunkter.<br />

Humerus<br />

▲<br />

▲<br />

▲ 0,05 m<br />

Fm<br />

Ulna<br />

Radius<br />

▲<br />

Fu+h<br />

Fb = 49 N<br />


<strong>Det</strong> er bemærkelsesværdigt, at <strong>for</strong> at holde 5 kg i hånden, der<br />

giver en kraftpåvirkning på 49 N, må musklerne præstere en kraft<br />

på 402 N. <strong>Det</strong>te skyldes dels, at legemsdeles vægt, her underarm<br />

og hånd, i sig selv medfører en bel<strong>as</strong>tning i den givne arbejdsstilling.<br />

Den samlede ydre kraftpåvirkning er således 15,7 N + 49,0 N<br />

= 64,7 N. Men selv i <strong>for</strong>hold til denne kraft er muskelkraften langt<br />

større, nemlig ca 6 gange. <strong>Det</strong>te skyldes, at musklernes momentarm<br />

tilsvarende er ca 6 gange kortere end tyngdekraftens<br />

momentarm. <strong>Det</strong>te gælder generelt <strong>for</strong> <strong>for</strong>skellen mellem ydre og<br />

indre kræfter.<br />

Kendes muskelkraften, kan dernæst kræfterne i leddet beregnes.<br />

Her er terminologien noget uklar i litteraturen. <strong>Det</strong> er vigtigt<br />

at skelne mellem 1) den kraft, der udelukkende beregnes ud fra<br />

de ydre kræfter og de deraf følgende reaktionskræfter, og 2) den<br />

samlede kraft, der opstår på grund af såvel de ydre som de indre<br />

kræfter. Af ovenstående eksempel fremgår fx, at muskelkraften i<br />

reglen er langt større end de ydre kræfter. I den engelske litteratur<br />

betegnes nogle steder 1) som “joint reaction <strong>for</strong>ce” og 2) som<br />

“bone-on-bone <strong>for</strong>ce”, mens andre steder også 2) kaldes <strong>for</strong><br />

“joint reaction <strong>for</strong>ce”. Her betegnes 1) som resulterende ydre<br />

kraft i leddet og 2) som kontaktkraft i leddet. Sidstnævnte beregnes<br />

som summen af den resulterende ydre kraft og den beregnede<br />

muskelkraft. Additionen <strong>for</strong>egår som vektoraddition, hvor vektorernes<br />

retning indgår. Kontaktkraften i et led kan opløses i en<br />

kompressionskraft og en <strong>for</strong>skydningskraft (se fx Regneeksempel<br />

2).<br />

Muskelkraft og tyngdekraft virker i eksemplet i fig. 2 i modsat<br />

retning, og dermed bliver <strong>for</strong> albuen (idet opad regnes som positiv<br />

retning)<br />

kontaktkraften i leddet = 402,0 N - 64,7 N = 337,3 N.<br />

Biomekanik<br />

Fysiologisk set er det muskelkraften hhv kræfter i sener og ligamenter<br />

samt kontaktkraften i leddene, der er afgørende <strong>for</strong> vurdering<br />

af bevægeapparatbel<strong>as</strong>tninger.<br />

Beregningerne bliver lidt vanskeligere, når legemsdelene ikke<br />

holdes præcist vandret eller lodret, dvs vinkelret på tyngdekraften<br />

og hinanden. Her må trigonometriske beregninger tages i anvendelse,<br />

dvs at momentarmes længde beregnes ved, at afstanden<br />

mellem leddets omdrejningspunkt og kraftens angrebspunkt på<br />

legemsdelen ganges med sinus til vinklen mellem legemsdelens<br />

længderetning og kraftens retning. For yderligere læsning henvises<br />

til litteraturlisten (1, 4, 5).<br />

Når beregninger er <strong>for</strong>etaget <strong>for</strong> albueleddene, kan tilsvarende<br />

beregninger <strong>for</strong>etages <strong>for</strong> skulderleddene og så fremdeles <strong>for</strong> de<br />

efterfølgende led. Sådanne modelberegninger kan dermed give<br />

71


72<br />

Figur 3. Illustration af de<br />

ydre kræfter F og momenter<br />

M <strong>for</strong> kroppens <strong>for</strong>skellige<br />

led under hensyntagen<br />

til kropssegmenternes stilling,<br />

som er afgørende <strong>for</strong><br />

tyngdekraftens momentarm.<br />

Biomekanik<br />

▲<br />

M 3<br />

▲<br />

3<br />

M 2<br />

TP 3<br />

▲<br />

▲<br />

F3 θ 3<br />

▲<br />

M 5<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

TP 2<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

F2▲ M1 1 TP1 θ 1<br />

F 4<br />

5<br />

2<br />

TP 4<br />

TP 5<br />

TP 6<br />

▲<br />

oplysninger om alle leds ydre påvirkninger i <strong>for</strong>m af momenter<br />

og resulterende ydre kræfter i leddene (fig. 3). Som vist oven<strong>for</strong><br />

er dette grundlaget <strong>for</strong> beregningerne af de indre kræfter, nemlig<br />

muskelkræfter og kontaktkræfter i leddene samt <strong>for</strong> trækkræfter i<br />

sener, ligamenter og ledbånd. Endvidere skal der <strong>for</strong> sådanne<br />

beregninger <strong>for</strong>eligge korrekte data <strong>for</strong> bl.a. musklers momentar-<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

M 4 4<br />

F 5<br />

F6 M6 6<br />

▲<br />

F 1<br />

▲<br />

θ 2<br />

▲<br />

▲<br />

θ 4<br />

θ 6<br />

θ 5<br />

▲<br />

▲<br />

F b


me, segmentm<strong>as</strong>ser og m<strong>as</strong>semidtpunkter. <strong>Det</strong>te datagrundlag er<br />

rimeligt omfattende <strong>for</strong> ekstremiteterne, men særdeles mangelfuldt<br />

<strong>for</strong> kroppens øvrige dele. Mht lænderyggen er der dog specielt<br />

igennem de senere år givet stadig flere relevante antropometriske<br />

data, og mht skulderen er flere <strong>for</strong>skergrupper nu i gang<br />

med detaljerede kortlægninger. Der vil dog gå nogen tid endnu,<br />

før der <strong>for</strong>eligger fuldt tilfredsstillende datamateriale, idet anatomien<br />

i disse regioner er meget kompliceret, og anatomiske dissektioner<br />

såvel som <strong>for</strong>skellige scanningsteknikker er vanskelige<br />

og tidskrævende at gennemføre. Endvidere gælder det, at musklernes<br />

momentarm oftest varierer med ledvinklen, hvilket gør<br />

beregningerne yderligere komplicerede. Endelig skal man være<br />

opmærksom på, at disse beregninger af muskelkræfter ikke tager<br />

hensyn til, at der ofte kan <strong>for</strong>ekomme stabiliserende muskelkontraktioner<br />

på begge sider af leddet, også kaldet “co-contraction”.<br />

Denne ekstra bel<strong>as</strong>tning må måles ad anden vej ved fx EMG (se<br />

neden<strong>for</strong>). <strong>Det</strong>te betyder, at såvel de beregnede muskelkræfter<br />

som kontaktkræfter i leddene må betragtes som minimumskræfter,<br />

og at de i den levende organisme godt kan være betydeligt<br />

større.<br />

I mange tilfælde er det tilstrækkeligt at anvende 2-dimensionale<br />

modeller, men hvis der skal modelleres over flere led, som ikke<br />

ligger i samme plan, er det nødvendigt at regne i 3 dimensioner.<br />

<strong>Det</strong> gælder fx <strong>for</strong> arbejde med hænderne <strong>for</strong>an kroppen og med<br />

meget <strong>for</strong>skellig bel<strong>as</strong>tning af hænderne, fx når en byrde kun løftes<br />

med den ene hånd.<br />

Dynamiske modeller<br />

Når bel<strong>as</strong>tningerne under bevægelse skal beregnes, må der<br />

anvendes dynamiske modeller. <strong>Det</strong>te er især afgørende, når der<br />

er tale om hurtige bevægelser. Dynamiske modeller er mere<br />

komplicerede end de statiske, idet acceleration indgår i beregningerne.<br />

Accelerationen, 4a , er ændringen i bevægelsens h<strong>as</strong>tighed,<br />

4v (<strong>for</strong> velocity), pr tidsenhed. <strong>Det</strong> vil sige, at: 4a = (d 4v) · (dt) -1<br />

eller blot 4a= 4v · t -1 .<br />

Newtons 2. lov kan således også skrives som<br />

4 F = m · 4v · t -1 eller 4 F · t = m · 4v.<br />

Biomekanik<br />

Sidstnævnte ligning kaldes <strong>for</strong> impulssætningen, hvor venstre<br />

side kaldes impulsen, og højre side er ændringen i bevægelses-<br />

73


74<br />

Biomekanik<br />

mængden. <strong>Det</strong> betyder, at den tid, som en kraft virker på et legeme,<br />

er afgørende <strong>for</strong> den bevægelsesmængde, som den tilfører<br />

legemet. Endvidere vil en given impuls medføre en stor h<strong>as</strong>tighed,<br />

hvis m<strong>as</strong>sen er lille, og en mindre h<strong>as</strong>tighed, hvis m<strong>as</strong>sen er<br />

stor. <strong>Det</strong>te får bl.a. betydning under manuel transport, fx når en<br />

vogn skal sættes i gang eller standses. <strong>Det</strong>te kan gøres med en<br />

stor kraft i kort tid eller en mindre kraft i længere tid. Noget tilsvarende<br />

gælder <strong>for</strong> løft.<br />

De mest sofistikerede biomekaniske modeller er dynamiske 3dimensionale<br />

modeller. Den teknologiske udvikling på computerområdet<br />

har gjort det muligt at udføre sådanne omfattende beregninger<br />

på relativt begrænset tid. Indsamling af datagrundlaget <strong>for</strong><br />

at <strong>for</strong>etage beregningerne er dog <strong>for</strong>tsat meget tidskrævende. I<br />

mange situationer er den in<strong>for</strong>mation, der kan fås ud fra 2dimensionale<br />

beregninger, da også tilstrækkelig, hvor<strong>for</strong> man<br />

altid bør overveje omhyggeligt, hvilke analyser man skal <strong>for</strong>etage<br />

i hvert enkelt tilfælde <strong>for</strong> at opnå den bedste cost/benefit.<br />

Antropometri<br />

Kendskab til de enkelte legemsdeles vægt og dimensioner er en<br />

<strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> at <strong>for</strong>etage biomekaniske beregninger, som det<br />

fx fremgår af beregningerne i fig. 2. En lang række antropometriske<br />

størrelser er relativt lette at registrere såsom legemshøjde, siddehøjde,<br />

armlængde, legemsvægt etc.<br />

Opmålingerne skal dog standardiseres, så man bl.a. nøjagtigt<br />

ved, mellem hvilke anatomiske punkter der måles. I <strong>for</strong>skellige<br />

undersøgelser kan der være anvendt <strong>for</strong>skellige principper <strong>for</strong><br />

opmåling, men skal data bruges til senere biomekaniske beregninger,<br />

er det vigtigt, at målingerne standardiseres. Ved biomekaniske<br />

analyser deles legemet op i legemsdele eller segmenter, og<br />

problemet er at bestemme segmentgrænserne. Et segment er den<br />

m<strong>as</strong>se, der ligger mellem to rotationspunkter eller akser, og disse<br />

ligger som regel ikke mellem ledfladerne på de tilstødende knogler;<br />

ydermere flyttes de lidt <strong>for</strong> visse led i løbet af en bevægelse.<br />

Segmentlængder er således ikke lig knoglelængder, og de præcise<br />

skæringsflader mellem segmenter er vanskelige at bestemme.<br />

Ved hjælp af anatomiske dissektioner samt røntgenundersøgelser<br />

og <strong>for</strong>skellige <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> scanning har man kortlagt placeringen<br />

af rotationsakser i <strong>for</strong>hold til bestemte palpable anatomiske punkter,<br />

som i skematisk <strong>for</strong>m er præsenteret i tab. 1 og fig. 4.<br />

Legemsdelenes m<strong>as</strong>ser kan på levende mennesker bestemmes<br />

ved at nedsænke det givne segment i vand. Skal fx underarmens


Biomekanik<br />

Hoved/nakkeled Midt i mellemrummet mellem condylus occipitale og C1.<br />

Nakke/torsoled Midt i discus mellem C7 og Th1.<br />

Lumbo/sacralled Midt i discus mellem L5 og S1.<br />

Deler torso i thorax + abdomen, der ligger over L5S1, og<br />

bækken, der ligger under L5S1.<br />

Skulderled<br />

(glenohumeralled)<br />

Midt i den palpable knogledel bestående af caput humori og<br />

tuberculum majus og minus (centrum af overarmens ledhoved).<br />

Albueled Midt i linien, der <strong>for</strong>binder<br />

1) det lavest palpable punkt på epicondylus medialis humori og<br />

2) et punkt 8 mm over leddet mellem radius og humorus.<br />

Håndled Palmarside: Midt i linien mellem processus styloideus radii og os<br />

pisi<strong>for</strong>me.<br />

Dorsale side: I kløften mellem os lunatum og os capitalum i <strong>for</strong>længelse<br />

af os metacarpalis III.<br />

Hofteled (Set fra siden): Punkt på trochantor major på femur 1 cm <strong>for</strong>an<br />

den mest laterale del af trochantor major (lårbenshoved).<br />

Knæled Midt i linien gennem centrum <strong>for</strong> den posteriore convexitet af condylus<br />

femoris.<br />

Ankelled På linien mellem spidsen af malleous lat. fibularis og et punkt<br />

5 mm distalt <strong>for</strong> malleolus med. tibialis.<br />

volumen bestemmes, så nedsænkes først hånden i vand til håndleddet<br />

(defineret ifølge tab. 1), og vandstanden aflæses. Derefter<br />

sænkes armen ned til albuen (igen ifølge tab. 1), og vandstanden<br />

aflæses igen. Differencen er så underarmens volumen. Ønskes<br />

derefter underarmens m<strong>as</strong>se eller vægt, må der multipliceres med<br />

m<strong>as</strong>sefylden ifølge tab. 2. Denne er bestemt ud fra nogle få dissektionsstudier<br />

(2).<br />

Ud over de enkelte segmenters m<strong>as</strong>se må man også kende placeringen<br />

af deres tyngdepunkter. <strong>Det</strong>te er gjort i <strong>for</strong>holdsvis få<br />

dissektionsstudier. En anden simpel om end ikke helt præcis<br />

metode er illustreret i fig. 5. Fordelen ved denne metode er imidlertid,<br />

at den kan anvendes på levende mennesker.<br />

De antropometriske mål varierer meget fra menneske til menneske.<br />

<strong>Det</strong>te gælder især, når der er tale om <strong>for</strong>skellige folkeslag,<br />

men selv inden <strong>for</strong> samme nation findes der mennesker med<br />

meget <strong>for</strong>skellig statur. Den mest afgørende parameter er her<br />

legemshøjden. Gennemsnitshøjden <strong>for</strong> en række folkeslag: europæiske,<br />

amerikanske og <strong>as</strong>iatiske, ligger <strong>for</strong> kvinder mellem 1,53<br />

m og 1,65 m, hvor 90% af befolkningerne ligger mellen 1,45 m<br />

og 1,74 m (3). Tilsvarende varierer gennemsnitshøjden <strong>for</strong> mænd<br />

mellem 1,65 m og 1,77 m, hvor 90% ligger mellem 1,56 m og<br />

1,88 m. Der findes en tilsvarende stor variation mht legemsvægten.<br />

Ifølge normalværdier fra højde-vægt-tabeller er der en nøje<br />

75<br />

Tabel 1. Kroppens <strong>for</strong>skellige<br />

rotationspunkter hhv<br />

-akser.


Figur 4. Placering af rotationspunkter<br />

samt kropssegmenternes<br />

navne. Se også<br />

tab. 1.<br />

Tabel 2. M<strong>as</strong>sefylde af<br />

kroppens <strong>for</strong>skellige segmenter<br />

(g/cm 3 ).<br />

Hoved og hals 1,11<br />

Torso 1,03<br />

Overarm 1,07<br />

Underarm 1,13<br />

Hånd 1,16<br />

Lår 1,05<br />

Underben 1,09<br />

Fod 1,10<br />

76<br />

Figur 5. Beregning af tyngdepunkt<br />

(TP) <strong>for</strong> underben<br />

+ fod.<br />

Vægten F og F 1 aflæses med<br />

hhv strakt og bøjet knæ.<br />

Derefter beregnes afstanden<br />

fra knæled til TP <strong>for</strong> underben<br />

+ fod (TP-vandring) som<br />

d - d 1 = H . (F - F 1 ) . V -1 ,<br />

hvor V er vægt af underben<br />

+ fod. Denne kan beregnes<br />

ved at måle volumenet og<br />

gange med m<strong>as</strong>sefylden if.<br />

tab. 2.<br />

Rotationspunkter Segmentnavne<br />

Hoved/nakkeled<br />

Skulderled<br />

Albueled<br />

Lumbo/sacralled (L5S1)<br />

Hofteled<br />

Håndled<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

Nakke/torsoled<br />

Knæled<br />

Ankelled<br />

d<br />

H<br />

d'<br />

H<br />

Hoved<br />

Underben<br />

Fod<br />

Lår<br />

Hals<br />

▲ TP-vandring<br />

▲<br />

Overarm<br />

Torso over<br />

L5S1<br />

Torso under<br />

L5S1<br />

▲<br />

Underarm<br />

Hånd<br />

▲<br />

▲<br />

Torso<br />

(krop)<br />

F<br />

F'


sammenhæng mellem disse to parametre. Fx kan denne sammenhæng<br />

angives ved<br />

Brocaindex = (legemshøjden i cm - 100) · (legemsvægten i kg) -1 ,<br />

som <strong>for</strong> normalen ligger omkring 1.<br />

Legemshøjden og vægten er lette at måle <strong>for</strong> hver enkelt person,<br />

men varierer som nævnt særdeles meget. <strong>Det</strong> er der<strong>for</strong> almindeligt<br />

at angive de øvrige antropometriske mål i <strong>for</strong>hold til højde og<br />

vægt, således at længder angives i % af personens højde og m<strong>as</strong>ser<br />

i % af legemsvægten. I fig. 6 er givet gennemsnitsværdierne<br />

▲<br />

H<br />

▲<br />

▲<br />

0,936H<br />

▲<br />

▲<br />

0,846H<br />

▲<br />

▲<br />

0,818H<br />

▲<br />

▲<br />

0,631H<br />

▲<br />

▲<br />

0,485H<br />

▲<br />

▲<br />

0,377H<br />

▲<br />

0,154H<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,055H<br />

Fodbredde<br />

▲<br />

▲<br />

0,259H<br />

0,174H<br />

L5S1<br />

0,191H<br />

0,129H<br />

▲<br />

▲<br />

0,112H<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,039H<br />

▲0,152H<br />

Fodlængde<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

77<br />

Figur 6. Længden af kropssegmenter<br />

angivet i <strong>for</strong>hold<br />

til legemshøjden H.<br />

▲<br />

▲<br />

0,186H 0,146H 0,108H<br />

▲<br />

0,285H<br />

▲<br />

Biomekanik<br />

▲<br />

0,530H<br />

▲<br />

▲<br />

0,590H<br />

▲<br />

▲<br />

0,720H<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,520H<br />


78<br />

Tabel 3. M<strong>as</strong>sen af kroppens<br />

<strong>for</strong>skellige segmenter<br />

angivet i % af legemsvægt.<br />

Figur 7. Placering af tyngdepunkter(m<strong>as</strong>semidtpunkter)<br />

i de <strong>for</strong>skellige<br />

kropssegmenter angivet i %<br />

af segmentets totallængde.<br />

Hoved: 6,2%<br />

Hals: 2,2%<br />

Torso over L5S1: 36,6%<br />

Torso under L5S1: 13,4%<br />

Overarm: 2,8%<br />

Underarm:<br />

Hånd:<br />

1,7%<br />

0,6%<br />

Lår: 10,0%<br />

Underben:<br />

Fod:<br />

4,3%<br />

1,4%<br />

43,0%<br />

Underarm<br />

50,6%<br />

Hånd<br />

49,4%<br />

43,6%<br />

Overarm<br />

56,4%<br />

57,0%<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

43,3%<br />

Lår<br />

56,7%<br />

43,3%<br />

Underben<br />

56,7%<br />

42,9%<br />

Fod<br />

57,1%<br />

43,0%<br />

Hoved og nakke<br />

57,0%<br />

Torso over<br />

L 5S 1<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

45,6%<br />

54,4%<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼ ▲<br />

▼<br />

Hoved + hals 8,4%<br />

Torso (krop) 50,0%<br />

1 arm 5,1%<br />

1 ben 15,7%<br />

56,0%<br />

Hoved,<br />

nakke<br />

og torso<br />

over L 5S 1<br />

44,0%<br />

▲<br />

▼<br />

▲<br />

▼<br />

60,4%<br />

Hoved,<br />

nakke<br />

og torso<br />

39,6%


<strong>for</strong> de <strong>for</strong>skellige legemsdeles segmentlængder. Legemsdelenes<br />

relative m<strong>as</strong>ser er givet i tab. 3 og deres tyngdepunkter i fig. 7.<br />

Disse data er statistiske gennemsnitsdata og altså ikke sande værdier<br />

<strong>for</strong> det enkelte individ. Men fejlen ved at anvende disse data<br />

frem <strong>for</strong> direkte mål er beregnet til at være mindre end 5% <strong>for</strong><br />

såvel legemsdelenes længde som vægt.<br />

Billedanalyse og modelberegninger<br />

Når en given arbejdsstilling skal analyseres, kan det gøres ud fra<br />

et enkelt fotografi <strong>for</strong> en 2-dimensional statisk model (se oven<strong>for</strong>)<br />

og ud fra fotografier taget fra mindst 2 <strong>for</strong>skellige vinkler <strong>for</strong> en<br />

3-dimensional statisk model. Princippet er, at anatomisk veldefinerede<br />

punkter digitaliseres, hvorved de får tildelt koordinater i<br />

et koordinatsystem. <strong>Det</strong>te defineres oftest i <strong>for</strong>hold til personen,<br />

og traditionelt benyttes terminologien fra anatomien som vist i<br />

fig. 8.<br />

Z<br />

X<br />

▲<br />

Frontalplan<br />

▲<br />

Y<br />

▲<br />

TP<br />

Sagittalplan<br />

Transversal-<br />

plan<br />

Biomekanik<br />

79<br />

Figur 8. Koordinatsystem<br />

defineret i <strong>for</strong>hold til personen.


80<br />

Biomekanik<br />

De digitaliserede punkter <strong>for</strong>bindes med linier svarende til,<br />

hvorledes de hænger sammen i den levende organisme. Herved<br />

fremkommer “pindemænd” eller stikdiagrammer. Disse danner<br />

datagrundlaget <strong>for</strong> beregningerne ifølge den mekaniske fysik som<br />

vist oven<strong>for</strong>. Til dette <strong>for</strong>mål findes der <strong>for</strong>skellige kommercielt<br />

tilgængelige programmer.<br />

For at analysere en arbejdsbevægelse må man optage en film<br />

eller video med kendt billedfrekvens. Der kan dog også anvendes<br />

andre optoelektriske metoder fx b<strong>as</strong>eret på infrarødt lys eller<br />

dioder. For alle metoder gælder, at hvert billede skal digitaliseres<br />

som oven<strong>for</strong>. Denne proces er teknisk <strong>for</strong>skellig <strong>for</strong> <strong>for</strong>skellige<br />

registreringsmetoder, men derefter er beregningsprincipperne de<br />

samme og må b<strong>as</strong>eres på dynamiske modeller, især hvis der er<br />

tale om hurtige bevægelser. Først beregnes <strong>for</strong>flytningerne <strong>for</strong><br />

hvert enkelt anatomisk punkt fra billede til billede. Når billedfrekvensen<br />

er kendt, kender man også tiden mellem billederne og<br />

kan dermed beregne <strong>for</strong>flytning af hvert punkt pr tidsenhed, som<br />

er punktets h<strong>as</strong>tighed. Herudfra kan igen beregnes accelerationer<br />

<strong>for</strong> de enkelte punkter, som er ændringen i h<strong>as</strong>tighed pr tidsenhed.<br />

Beskrivelser af en bevægelse ud fra <strong>for</strong>flytninger, h<strong>as</strong>tigheder<br />

og accelerationer kaldes kinematik, og der tilbydes i dag en<br />

række <strong>for</strong>skellige software-pakker på markedet såsom Peak Per<strong>for</strong>mance,<br />

Motion Analysis, Ariel, Mac Reflex og Selspot.<br />

Arbejdsstilling<br />

Speciel interesse er der <strong>for</strong> beregninger af kontaktkræfter i lænderyggens<br />

led (disci), idet disse kræfter betragtes som risikofaktorer<br />

<strong>for</strong> udvikling af lænderygbesvær (se kapitel 4). Kontaktkraften<br />

kan deles op i den, der går parallelt med hvirvelsøjlen (kompressionskraften),<br />

og den, der går vinkelret på (<strong>for</strong>skydningskraften).<br />

Der har været mest fokus på kompressionskraften som risikofaktor.<br />

Princippet i beregningerne af denne gennemgås neden<strong>for</strong>.


Regneeksempel 2<br />

En mand med legemsvægt 80 kg og højde 1,86 m står i en 45° <strong>for</strong>overfældet arbejdsstilling<br />

og holder en byrde på 10 kg i hænderne (fig. 9). Beregningerne <strong>for</strong>etages i <strong>for</strong>hold til L 5S 1,<br />

som er betegnelsen <strong>for</strong> discus mellem 5. lændehvirvel og 1. sacralhvirvel.<br />

Kompressionen i lænderyggen som følge af selve arbejdsstillingen beregnes først. Ifølge<br />

tab. 3 udgør hoved + hals + torso over L 5S 1 45% af legemsvægten dvs 36,0 kg. Ifølge fig. 7<br />

ligger tyngdepunktet <strong>for</strong> denne del af kroppen 44,0% af afstanden fra L 5S 1 til issen. Denne<br />

er 41,0% af legemshøjden ifølge fig. 6. Afstanden fra L 5S 1 til tyngdepunktet bliver således<br />

0,440 · 0,410 · 1,86 m = 0,336 m. Momentarmen mht L5S1 <strong>for</strong> tyngdekraften, der virker på<br />

de 36,0 kg, er 0,336 m · sin 45° = 0,238 m, og momentet mht L5S1 bliver dermed 36,0 kg ·<br />

9,8 m · s -2 · 0,238 m = 84,0 N · m. Hertil kommer armenes moment mht L 5S 1. Armenes vægt<br />

udgør tilsammen 10,2% af legemsvægten dvs 8,2 kg. Da armene hænger lodret ned, vil<br />

tyngdekraftens angrebslinie <strong>for</strong> armene p<strong>as</strong>sere gennem skulderleddet, som ifølge fig. 6 ligger<br />

22,8% af legemshøjden dvs 0,424 m fra L5S1. Momentarmen mht L5S1 er dermed 0,424 m<br />

· sin 45° = 0,300 m og armenes samlede moment 8,2 kg · 9,8 m · s -2 · 0,300 m = 24,1 N · m.<br />

Kroppens samlede moment mht L 5S 1 i denne arbejdsstilling er således (84,0 + 24,1)N · m =<br />

108,1 N · m.<br />

<strong>Det</strong>te ydre moment skal modvirkes af muskelmomentet, som rygmusklerne præsterer.<br />

Deres momentarm er ca 0,06 m, og de må der<strong>for</strong> udvikle en kraft på 108,1 · (0.06) -1 N =<br />

1802 N. Muskeltrækket er stort set parallelt med hvirvelsøjlen og komprimerer der<strong>for</strong> lænderyggen<br />

med denne kraft. Dertil kommer, at legemsvægten, som ligger over L5S1, komprimerer<br />

lænderyggen med (36,0 + 8,2)kg · 9,8 m · s -2 · cos 45° = 306 N.<br />

Kompressionskraften alene på grund af arbejdsstillingen er dermed 1802 N + 306 N =<br />

2108 N.<br />

Kompressionen i lænderyggen som følge af byrden i den givne arbejdsstilling beregnes<br />

dernæst. Tyngdekraftens angrebslinie <strong>for</strong> byrden p<strong>as</strong>serer ligesom <strong>for</strong> armene igennem<br />

skulderleddet, som ligger 22,8% af legemshøjden fra L5S1, dvs 0,228 . 1,86 m = 0,424 m.<br />

Momentarmen mht L 5S 1 <strong>for</strong> tyngdekraftens virkning på byrden er 0,424 m · sin 45° = 0,300<br />

m (som <strong>for</strong> armene). Byrdens moment mht L 5S 1 bliver dermed 10 kg · 9,8 m · s -2 · 0,300 m<br />

= 29,4 N · m. Som <strong>for</strong> kroppens moment skal dette moment modvirkes af rygmusklerne,<br />

der skal præstere en ekstra kraft på 29,4 · (0,06) -1 N = 490 N. Hertil skal lægges 10 kg · 9,8<br />

m · s -2 · cos 45° = 69 N, som er den kraft, hvormed byrden direkte komprimerer L 5S 1.<br />

Kompressionskraften på grund af byrden holdt i den givne arbejdsstilling er dermed 490<br />

N + 69 N = 559 N.<br />

Den samlede kompressionskraft i L 5S 1, når 10 kg holdes i en 45° fremadfældet arbejdsstilling,<br />

bliver dermed 2108 N + 559 N = 2667 N.<br />

<strong>Det</strong> er bemærkelseværdigt, at langt den største del af den samlede<br />

kompressionskraft skyldes kroppens egen bel<strong>as</strong>tning af L 5S 1 i<br />

den givne arbejdsstilling.<br />

Forskydningskraften i L 5S 1, dvs kontaktkraftens komponent vinkelret<br />

på kompressionskraften, kan beregnes efter samme princip<br />

som kompressionskraften. Eventuelt kan også denne være en<br />

betydende risikofaktor, men har hidtil fået ringe opmærksomhed.


82<br />

Biomekanik<br />

Arbejdsbevægelse<br />

Flyttes byrden i eksemplet oven<strong>for</strong> fra stolehøjde (45 cm) til<br />

bordhøjde (75 cm), dvs 0,3 m i løbet af 0,5 sekund, kan man ud<br />

fra billedanalysen få et udtryk <strong>for</strong> <strong>for</strong>flytningerne i løbet af<br />

bevægelsestiden (fig. 10). Anvendes video, er en billedfrekvens<br />

på 50 Hz almindelig, hvilket betyder, at der er 25 billeder på 0,5<br />

sekund. H<strong>as</strong>tigheden af bevægelsen fås ved at differentiere denne<br />

kurve og accelerationen ved endnu en differentiation. Ifølge<br />

Newtons 2. lov skal den største kraft nu præsteres der, hvor den<br />

største acceleration er. I dette eksempel bliver den største acceleration<br />

9,6 m · s -2, og lad os antage, at det netop finder sted, når<br />

manden er i arbejdsstillingen som angivet i fig. 9. <strong>Det</strong> betyder, at<br />

den samlede kraftpåvirkning på hænderne i denne situation bliver<br />

summen af kraften der modvirker tyngdekraftens påvirkning<br />

på byrden, som er 10 kg · 9,8 m · s -2 = 98 N, og kraften der accelererer<br />

byrden med 9,6 m · s -2, som er 10 kg · 9,6 m · s -2 = 96 N.<br />

Da de to kræfter har samme retning, kan deres størrelse lægges<br />

sammen, og den samlede kraft på hænderne bliver næsten lige så<br />

stor, som hvis manden holdt 20 kg statisk. Tilsvarende påvirkes<br />

mandens lænderyg i L 5S 1, hvor kraftpåvirkningen på grund af<br />

byrden altså kan blive ca dobbelt så stor som i den statiske situation,<br />

alt afhængigt af accelerationens størrelse. Skal sådanne<br />

beregninger udføres helt præcise, skal man også inkludere de<br />

kræfter, der medgår til at accelerere legemsdelene, men hvis bevægelserne<br />

ikke er meget hurtige, er bidragene herfra ikke særlig<br />

store. Her skal man være opmærksom på, at selvom byrden flyttes<br />

hurtigt med hænderne, så kan <strong>for</strong>flytningerne af mere proximale<br />

legemsdele være ganske lille eller måske endog 0. Fx kan<br />

arbejdet alene udføres med armene eller endog alene underarmene,<br />

mens hele kroppen (torso) holdes stille. Den udgør jo den<br />

største m<strong>as</strong>se, og der<strong>for</strong> bliver de samlede kræfter, der accelererer<br />

legemsdelene, i et sådant tilfælde små.<br />

Ønskes kun 2-dimensionale beregninger, er det nok med én<br />

film eller video, men skal der laves 3-dimensionale dynamiske<br />

beregninger, må der optages fra mindst to <strong>for</strong>skellige vinkler. I<br />

realiteten må der dog optages fra 3 eller 4 <strong>for</strong>skellige vinkler, da<br />

alle punkter skal ses af mindst 2 kameraer, og der under en<br />

bevægelse let opstår “skjulte” punkter set fra de enkelte kameraer.<br />

Bevægelser kan illustrativt fremstilles ved at tegne stikdiagrammerne<br />

oven i hinanden, som vist på fig. 11 <strong>for</strong> en gangbevægelse<br />

og under et rengøringsarbejde, hvor der anvendes en kost, som<br />

er angivet ved den fede linie.


Lodlinie<br />

Hofteled<br />

▲<br />

▲<br />

45 o<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

L 5 S 1<br />

0,424 m<br />

0,336 m<br />

0,238 m<br />

0,300 m<br />

▲<br />

Skulderled<br />

Biomekanik<br />

Figur 9. Stikdiagram med angivelse af tyngdepunkter , rotationspunkter ●,<br />

og momentarmene i en arbejdsstilling, hvor en mand med legemshøjde 1,86 m og<br />

legemsvægt 80 kg holder en byrde på 10 kg. Se Regneeksempel 2.<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

10 kg<br />

83<br />

Figur 10. 1) Angiver den<br />

vej byrden flyttes i løbet af<br />

0,5 s. Tidspunkterne <strong>for</strong> de<br />

25 billeder er angivet med<br />

x.<br />

2) Angiver differentiationen<br />

af kurven i (1) mht tiden,<br />

og herved fås h<strong>as</strong>tigheden<br />

(v).<br />

3) Angiver differentiationen<br />

af kurven i (2) mht tiden,<br />

og herved fås accelerationen<br />

(a).<br />

1.<br />

s (m)<br />

▲<br />

0,3<br />

0,2<br />

0,1<br />

.<br />

0,0<br />

.<br />

0,1<br />

.<br />

0,2<br />

.<br />

0,3<br />

.<br />

0,4<br />

.<br />

0,5<br />

Tid (s)<br />

2.<br />

v (m·s<br />

1,5<br />

-1 )<br />

▲<br />

1,0<br />

0,5<br />

x<br />

x<br />

x x x x<br />

x<br />

xxxxxxxx x x x x x x x x x<br />

x<br />

.<br />

0,0<br />

.<br />

0,1<br />

.<br />

0,2<br />

.<br />

0,3<br />

.<br />

0,4<br />

.<br />

0,5<br />

Tid (s)<br />

3.<br />

a (m·s<br />

10<br />

5<br />

0<br />

-5<br />

-10<br />

-2 )<br />

▲<br />

. . . . . .<br />

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5<br />

Tid (s)<br />

▲<br />

▲<br />


84<br />

Biomekanik<br />

Film<br />

Video<br />

▲<br />

Dataanalyse<br />

og<br />

plottesystem<br />

▲<br />

▲<br />

Beskrivelse<br />

▲<br />

55/Figur 11. Illustration af bevægelsesanalyser ved hjælp af film eller video. Ud<br />

fra dataanalyse og plotningssystemer kan fås beskrivelser både som kurver (fx<br />

også fig. 10) og som stikdiagrammer. Her er vist dels en skridtcyklus under gang<br />

og dels en moppecyklus under gulvrengøring (den fede linie er moppeskaftet).<br />

▲<br />

Tid


Kraftmålinger<br />

Biomekanik<br />

Hvis vi udelukkende er påvirket af tyngdekraften, så kan kraftpåvirkningen<br />

beregnes ud fra m<strong>as</strong>serne og tyngdeaccelerationen<br />

(som normalt er 9,8 m · s -2 lodret nedad), som det er gjort i<br />

eksemplerne oven<strong>for</strong>. Ofte påvirkes vi dog samtidigt af mange<br />

andre kræfter. I idrætten gælder det fx vindmodstand og vandmodstand<br />

specielt under henholdsvis cykling og svømning, eller<br />

friktionskræfter mellem fx ski og sne ved alle <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> skiløb<br />

samt kraftpåvirkninger af idrætsredskaber på fx hænderne. I<br />

erhvervslivet er det især vores hænder, der påvirkes af de genstande,<br />

vi håndterer, det kan være byrder, der skal flyttes, eller<br />

m<strong>as</strong>kiner og håndværktøj, der skal betjenes. For at kunne beregne<br />

den samlede bel<strong>as</strong>tning af bevægeapparatet er det her nødvendigt<br />

direkte at måle kræfternes størrelse og retning på fx hænderne,<br />

der i disse tilfælde svarer til kræfternes angrebspunkter.<br />

Herfra kan man så <strong>for</strong>tsætte beregninger efter samme principper<br />

som oven<strong>for</strong> successivt <strong>for</strong> de efterfølgende led. Omvendt kan<br />

man også starte med fødderne ud fra kraftpåvirkninger målt på<br />

underlaget vha kraftplat<strong>for</strong>m og derefter regne op igennem kroppen.<br />

<strong>Det</strong>te er almindeligt ved ganganalyser hos fx gangbesværede<br />

patienter eller afprøvning af proteser efter amputationer.<br />

Ydre kræfter, der påvirker mennesket på hænder, fødder eller<br />

et hvilket som helst andet sted på kroppen, kan måles ved hjælp<br />

af krafttransducere. Den mest anvendte type er en strain-gauge<br />

transducer. <strong>Det</strong> vanskelige i konstruktionen af sådanne transducere<br />

er, at man skal sikre, at kraftretningen kendes. Hvis man<br />

arbejder med beregninger i 2 dimensioner, er det som regel nok<br />

med én transducer, hvis man sikrer sig, at kraften er nul i retningen<br />

vinkelret på det plan, man analyserer. Skal beregningerne<br />

<strong>for</strong>etages i 3 dimensioner, må 3-D transducere udvikles. I princippet<br />

er det blot 3 transducere monteret vinkelret på hinanden.<br />

I praksis er det dog ikke let at sikre, at kraften går gennem hver<br />

transducers centrum, og at der ikke er “cross-talk”, dvs at kræfter,<br />

der ikke går i transducerens måleretning, alligevel giver et elektrisk<br />

signal. <strong>Det</strong>te løses i praksis gerne ved omhyggelige kalibreringsrutiner<br />

og efterfølgende edb-b<strong>as</strong>erede korrektioner. Mange<br />

kraftplat<strong>for</strong>me er også strain-gauge b<strong>as</strong>erede, hvor der er monteret<br />

talrige transducere afhængigt af kraftplat<strong>for</strong>mens størrelse og<br />

præcision.<br />

85


Regneeksempel 3<br />

I det følgende gennemgås et eksempel med træk og skub af vogne på vandret underlag.<br />

Personen, der udfører arbejdet, er en kvinde med legemshøjde 1,60 m og legemsvægt 60<br />

kg.<br />

Arbejdsstillingen er som angivet i fig. 12-16, med 30° fremadfældning af kroppen og<br />

armene løftet 60° fra lodret. Ud fra de antropometriske tabeller findes følgende: For armen<br />

+ hånden er vægten 3,1 kg, længden er 0,531 m (svarende til afstanden fra skulder til<br />

håndleddet, hvor vi her <strong>for</strong> nemheds skyld antager, at angrebspunkt <strong>for</strong> træk/skub-kraften<br />

befinder sig), og tyngdepunktet ligger 0,267 m fra skulderleddet (når håndens m<strong>as</strong>se antages<br />

at være i håndleddet svarende til antagelsen oven<strong>for</strong>). For hoved + hals + torso over<br />

L 5S 1 er vægten 45% af legemsvægten dvs 27,0 kg, og tyngdepunktet ligger 0,440 · 0,410 ·<br />

1,60 m = 0,289 m fra L 5S 1. Endelig gælder, at skulderleddet ligger 0,228 · 1,60 m = 0,365 m<br />

fra L 5S 1.<br />

Bel<strong>as</strong>tningerne beregnes under 3 <strong>for</strong>skellige arbejdssituationer, hvor der arbejdes mod<br />

følgende kræfter og lige meget med hver hånd:<br />

1) vandret trækkraft på 400 N (dvs 200 N i hver hånd),<br />

2) vandret skubkraft på 400 N (dvs 200 N i hver hånd) og<br />

3) skubkraft i armens retning på 462 N (dvs 231 N i hver hånd), så den vandrette komponent<br />

bliver 462 N · cos 30° = 400 N, (dvs ligesom under arbejdssituation 2).<br />

Skulderleddets bel<strong>as</strong>tning beregnes først.<br />

Da anatomien ikke er tilstrækkelig kortlagt, beregnes ikke muskelkræfter og kontaktkræfter<br />

i skulderleddet, og vi nøjes her med at beregne det samlede ydre drejningsmonent, som<br />

musklerne skal modvirke. Drejningsmomentet skyldes dels tyngdekraften og dels trækkraf-<br />

Figur 12. Skulderleddets<br />

bel<strong>as</strong>tning under vandret<br />

træk. Den angivne kraftretning<br />

i hånden er trækkraftens<br />

påvirkning på kroppen.<br />

For beregning se Regneeksempel<br />

3. Kræfter er<br />

angivet med og<br />

momentarme med .<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

L 5 S 1<br />

0,365 m<br />

0,289 m<br />

Hofteled<br />

▲<br />

Lodlinie<br />

Skulderled<br />

▲<br />

▲<br />

30 o<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,266 m<br />

▲<br />

60 o<br />

0,267 m<br />

0,231 m<br />

▲<br />

▲<br />

0,531 m<br />

▲<br />

2 x 200 N<br />


ten eller skubkraften. Momentarmen mht skulderleddet er i alle 3 situationer <strong>for</strong> tyngdekraftens<br />

påvirkning af<br />

arm + hånd: 0,267 m · sin 60° = 0,231 m, og momentarmen <strong>for</strong> træk/skubkraften er:<br />

0,531 m · cos 60° = 0,266 m i 1) og 2) men 0 i 3).<br />

I de 3 arbejdssituationer fås følgende beregninger:<br />

1) Se fig. 12.<br />

Tyngdekraftens moment <strong>for</strong> hver skulder er:<br />

3,1 kg · 9,8 m · s -2 · 0,231 m = 7,0 N · m.<br />

<strong>Det</strong>te moment søger at dreje armen med uret i <strong>for</strong>hold til skulderleddet i dette eksempel<br />

og regnes der<strong>for</strong> negativt.<br />

Trækkraftens moment <strong>for</strong> hver skulder er:<br />

200 N · 0,266 m = 53,2 N · m.<br />

<strong>Det</strong>te moment søger at dreje armen mod uret i <strong>for</strong>hold til skulderleddet i dette eksempel<br />

og regnes der<strong>for</strong> positivt.<br />

<strong>Det</strong> samlede ydre drejningsmoment i skulderen er da:<br />

(53,2 - 7,0) N · m = 46,2 N · m.<br />

▲<br />

▲<br />

L 5 S 1<br />

0,365 m<br />

0,289 m<br />

Hofteled<br />

▲<br />

Lodlinie<br />

Skulderled<br />

▲<br />

▲<br />

30 o<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,266 m<br />

▲<br />

60 o<br />

0,267 m<br />

0,231 m<br />

▲<br />

▲<br />

0,531 m<br />

2 x 200 N<br />

2) Se fig. 13.<br />

Eneste <strong>for</strong>skel fra situation 1) er, at skubkraftens moment vil søge at dreje armen med<br />

uret i <strong>for</strong>hold til skulderleddet, således at det samlede drejningsmoment i skulderen er:<br />

(- 53,2 - 7,0) N · m = - 60,2 N · m.<br />

▲<br />

▲<br />

Figur 13. Skulderleddets<br />

bel<strong>as</strong>tning under vandret<br />

skub. Den angivne kraftretning<br />

i hånden er skubkraftens<br />

påvirkning på kroppen.<br />

For beregning se Regneeksempel<br />

3. Kræfter er<br />

angivet med og<br />

momentarme med<br />

▲<br />

▲<br />


Figur 14. Skulderleddets<br />

bel<strong>as</strong>tning under skub i<br />

armenes retning. Den<br />

angivne kraftretning i hånden<br />

er skubkraftens påvirkning<br />

på kroppen. For<br />

beregning se Regneeksempel<br />

3. Kræfter er angivet<br />

med og momentarme<br />

med<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

Lodlinie<br />

3) Se fig. 14.<br />

Tyngdekraftens moment er det samme som i 1) og 2), dvs lig med 7,0 N · m. Skubkraftens<br />

moment bliver derimod 0 i denne situation, idet momentarmen er 0. Der<strong>for</strong> bliver det samlede<br />

moment:<br />

- 7,0 N · m.<br />

Et positivt moment modvirkes af skulderens extensorer og negativt moment af flexorerne.<br />

<strong>Det</strong> vil sige, at i træksituationen skal <strong>for</strong>trinsvis skulderextensorer arbejde, mens det i skubsituationerne<br />

er skulderflexorerne.<br />

Lænderyggens bel<strong>as</strong>tning beregnes dernæst.<br />

Som <strong>for</strong> skulderen beregnes først drejningsmomenterne, som igen skyldes dels tyngdekraften<br />

og dels træk/skubkraften.<br />

Tyngdekraftens momentarm <strong>for</strong> arm + hånd mht L5S1 er<br />

0,267 m · sin 60° + 0,365 m · sin 30° = 0,231m + 0,183 m = 0,414 m.<br />

Tyngdekraftens momentarm <strong>for</strong> torso over L 5S 1 + hals + hoved mht L 5S 1 er 0,289 m · sin 30°<br />

= 0,145 m.<br />

Disse momentarme er de samme i situation 1), 2) og 3).<br />

Træk/skubkraftens momentarm mht L 5S 1 er<br />

0,365 m · cos 30° - 0,531 m · cos 60° = 0,051 m i situation 1) og 2), mens den er 0,365 m i<br />

situation 3).<br />

I de 3 arbejdssituationer fås følgende beregninger:<br />

▲<br />

▲<br />

L 5 S 1<br />

0,365 m<br />

0,289 m<br />

Hofteled<br />

Skulderled<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

30 o<br />

2 x 200 N<br />

1) Se fig. 15.<br />

Tyngdekraftens moment <strong>for</strong> 2 . (arm + hånd) + hals og torso over L 5S 1 er<br />

2 . (3,1 kg . 9,8 m . s -2 . 0,414 m) + (27,0 kg . 9,8 m . s -2 . 0,145 m) = 2 . 12,6 + 38,4 = 63,6 N . m.<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,266 m<br />

▲<br />

60 o<br />

0,267 m<br />

0,231 m<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,531 m<br />

▲<br />

▲<br />

▲ 30 o<br />

2 x 231 N<br />


Hofteled<br />

▲<br />

▲<br />

L 5 S 1<br />

▲<br />

▲<br />

0,365 m<br />

0,289 m<br />

▲<br />

Lodlinie<br />

Skulderled<br />

▲<br />

▲<br />

30 o<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

m<br />

▲0,145<br />

0,183 m<br />

0,414 m<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,266 m<br />

▲<br />

60 o<br />

0,051 m<br />

0,267 m<br />

0,231 m<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,531 m<br />

▲<br />

400 N<br />

skub<br />

Da dette moment søger at dreje torso over L 5S 1 med uret i <strong>for</strong>hold til leddet L 5S 1, regnes<br />

det negativt.<br />

Trækkraftens moment (samlet <strong>for</strong> begge hænder) er<br />

400 N · 0,051 m = 20,4 N · m.<br />

Da dette moment søger at dreje torso over L5S1 med uret i <strong>for</strong>hold til leddet L 5S 1, regnes<br />

det negativt, således at det samlede moment der<strong>for</strong> bliver: (- 63,6 - 20,4) N · m = - 84,0 N ·<br />

m.<br />

2) Se fig. 15.<br />

Eneste <strong>for</strong>skel fra 1) er her, at skubkraften søger at dreje torso over L 5S 1 mod uret og der<strong>for</strong><br />

regnes positiv, således at det samlede moment der<strong>for</strong> bliver:<br />

(- 63,6 + 20,4) N · m = - 43,2 N · m.<br />

3) Se fig. 16.<br />

Tyngdekraftens moment er det samme som i 1) og 2).<br />

Skubkraftens moment er 462 N · 0,365 m = 168,6 N · m, som søger at dreje torso over L5S1<br />

mod uret i <strong>for</strong>hold til leddet L5S1, dvs regnes positivt, således at det samlede moment der<strong>for</strong><br />

bliver: (- 63,6 + 168,6) N · m = 105,0 N · m.<br />

Et positivt moment i L 5S 1 modvirkes af bugmusklerne, mens et negativt moment modvirkes<br />

af rygmusklerne. På baggrund af ovenstående drejningsmomenter kan man efterfølgende<br />

beregne den nødvendige muskelkraft samt kontaktkraften i leddet i L 5S 1, som i eksemplet i<br />

fig. 9. For bugmusklernes vedkommende regnes der gerne med en gennemsnitlig momentarm<br />

på ca 0,08 m.<br />

▲<br />

400 N<br />

træk<br />

▲<br />

Figur 15. Lænderyggens<br />

bel<strong>as</strong>tning i L5S1 under<br />

vandret træk hhv skub.<br />

Den angivne kraftretning i<br />

hånden er skubkraftens<br />

påvirkning på kroppen. For<br />

beregning se Regneeksempel<br />

3. Kræfter er angivet<br />

med og momentarme<br />

med<br />

▲<br />

▲<br />


Figur 16. Lænderyggens<br />

bel<strong>as</strong>tning i L5S1 under skub<br />

i armenes retning. Den<br />

angivne kraftretning i hånden<br />

er skubkraftens påvirkning<br />

på kroppen. For<br />

beregning se Regneeksempel<br />

3. Kræfter er angivet<br />

med og momentarme<br />

med .<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

Hofteled<br />

▲<br />

▲<br />

L 5 S 1<br />

▲<br />

▲<br />

0,365 m<br />

0,289 m<br />

▲<br />

Lodlinie<br />

Skulderled<br />

▲<br />

▲<br />

30 o<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

m<br />

▲0,145<br />

0,183 m<br />

0,414 m<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,266 m<br />

▲<br />

60 o<br />

0,051 m<br />

0,267 m<br />

0,231 m<br />

400 N<br />

462 N<br />

Beregningerne af momenterne i skuldre og lænderyg under de 3<br />

<strong>for</strong>skellige arbejdssituationer viser, at kraftens retning er afgørende<br />

<strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tningerne. For skulderen bliver momentet således<br />

mindst i situation 3), men det medfører det største moment mht<br />

L 5S 1. Tilsvarende kan det ses, at kraftens angrebspunkt er<br />

afgørende <strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tningerne i alle kroppens dele, idet det er<br />

bestemmende <strong>for</strong> momentarmene. <strong>Det</strong> betyder her, at hændernes<br />

placering er helt afgørende, idet kraftens angrebspunkt i dette<br />

eksempel er i håndleddene. Generelt gælder det, at arbejdsstillingen<br />

er en vigtig parameter <strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tningsprofilen. Eksemplet<br />

viser endvidere, at hvis man ændrer arbejdsbel<strong>as</strong>tningen, så man<br />

fx minimerer bel<strong>as</strong>tningen i skulderen, så kan det medføre en<br />

markant <strong>for</strong>øgning af bel<strong>as</strong>tningen i lænden. Der<strong>for</strong> er det altid<br />

vigtigt at anlægge et helhedssyn, når der udarbejdes <strong>for</strong>slag til en<br />

ændring i arbejdets udførelse.<br />

Muskelaktivitet (EMG) og muskelkraft<br />

De nødvendige muskelkræfter, der skal bruges <strong>for</strong> at opretholde<br />

en stilling eller udføre en bevægelse, kan beregnes, som det<br />

fremgår oven<strong>for</strong>. Men som nævnt vil der ofte <strong>for</strong>etages stabilise-<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

▲<br />

0,531 m<br />

▲<br />

▲<br />

▲ 30 o<br />


Biomekanik<br />

rende “co-contraction”, dvs muskelaktivitet på begge sider af et<br />

led. <strong>Det</strong>te er udpræget ved indlæring af nye bevægelser. Efterhånden<br />

som bevægelsen automatiseres, vil den motoriske kontrol<br />

optimeres og kun de nødvendige motoriske enheder rekrutteres<br />

(se kapitel 2). <strong>Det</strong> er det, der i idrætten kaldes at lære den rigtige<br />

“timing” af bevægelsen. Men selv efter en indlæringsperiode vil<br />

der ofte <strong>for</strong>ekomme nødvendig “co-contraction”. <strong>Det</strong>te gælder<br />

især under meget hurtige eller præcise bevægelser. Endvidere<br />

gælder det, at led med stor bevægelighed som fx skulderleddet<br />

stabiliseres ved hjælp af muskelkræfter. Endelig vil <strong>for</strong>skellige<br />

muskelsynergier ofte i kombination præstere den nødvendige<br />

kraft. Deres trækretninger er som regel lidt <strong>for</strong>skellige, og jo mere<br />

de afviger fra den kraftretning, der kræves i en given situation, jo<br />

større kraft må de præstere ifølge vektorregningens principper.<br />

Der<strong>for</strong> vil de reelle bel<strong>as</strong>tninger på bevægeapparatet ofte blive<br />

undervurderet, når de alene bygger på beregnede muskelkræfter.<br />

For at komme sandheden nærmere, kan man måle muskelkræfterne.<br />

Enkelte <strong>for</strong>søg er <strong>for</strong>etaget på mennesker med en krafttransducer<br />

indopereret i akillessenen. Sådanne direkte målinger<br />

kan dog kun lade sig gøre i ganske enkelte tilfælde. Som regel er<br />

man nødt til at benytte en indirekte metode.<br />

Når muskler aktiveres, udsendes der elektriske signaler, som<br />

kan afledes med elektroder fra huden eller med meget tynde<br />

nåle- eller wire-elektroder stukket direkte ind i musklen. Denne<br />

elektriske afledning kaldes et elektromyogram eller EMG. Talrige<br />

<strong>for</strong>søg på dyr og mennesker har vist, at der er en sammenhæng<br />

mellem musklers EMG og kraftudvikling. <strong>Det</strong> er derved muligt at<br />

lave en kalibreringskurve <strong>for</strong> hver muskel. Ud fra EMG-signalet<br />

afledt under arbejdet kan man derefter beregne kraftudviklingen.<br />

Kendes også den maksimale styrke <strong>for</strong> en muskel eller muskelgruppe,<br />

kan endvidere den relative bel<strong>as</strong>tning af musklerne<br />

beregnes. Der findes mange tabeller over maksimale muskelstyrker<br />

i <strong>for</strong>skellige muskelgrupper (se fx (1)).<br />

Normalt <strong>for</strong>etages de statiske kalibreringer i en given muskellængde,<br />

da denne bl.a. har indflydelse på kraftens størrelse (se<br />

kapitel 2, fig. 6 og 7). Også <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheden har indflydelse<br />

på kraftudviklingen (se kapitel 2, fig. 8 og 9), og dynamiske<br />

kalibreringer kan komme på tale. Her kan man ved hjælp af p<strong>as</strong>sende<br />

filtreringer fremkomme med en nøje tidsmæssig samvariation<br />

mellem EMG og kraft, men sådanne kalibreringer er ret komplicerede.<br />

For mange muskler er sammenhængen nærmest retliniet<br />

mellem statisk kraft og EMG (fig. 17). I sådanne tilfælde er<br />

beregningerne relativt simple, og er bevægelserne ikke alt <strong>for</strong><br />

hurtige og uden ekstreme bevægelsesudslag, er sådanne målinger<br />

ret præcise. <strong>Det</strong>te gælder mange arbejdsbevægelser i erhvervslivet,<br />

hvorimod der i en række idrætsdiscipliner <strong>for</strong>ekommer så<br />

91<br />

Kraft (N)<br />

▲<br />

▲<br />

EMG (µV)<br />

Figur 17. Illustration af en<br />

ideel lineær sammenhæng<br />

mellem musklens elektriske<br />

aktivitet og kraftudvikling<br />

under en statisk kontraktion<br />

på submaksimale niveauer.<br />

Ofte ses dog afvigelser fra<br />

den rette linie, især når<br />

muskelkraften nærmer sig<br />

maksimale værdier, og da<br />

anvendes eksponentielle,<br />

logaritmiske eller potensapproximationer.


92<br />

Biomekanik<br />

hurtige og kraftfulde bevægelser, at denne metode <strong>for</strong>mentlig i<br />

høj grad vil undervurdere de aktuelle kræfter, der påvirker de<br />

enkelte væv i bevægeapparatet.<br />

Arbejde og energi<br />

Fysisk defineres arbejde som:<br />

arbejde = kraft · vej (A = 4 F · 4s, hvor s står <strong>for</strong> strækning eller vej).<br />

Enheden <strong>for</strong> arbejde er N · m, der ikke er det samme som enheden<br />

<strong>for</strong> drejningsmoment. Ifølge fysikken er her N · m det samme<br />

som joule, J, dvs et mål <strong>for</strong> energi. Arbejde og energi måles<br />

således i samme enhed. Musklerne omdanner kemisk bunden<br />

energi til mekanisk arbejde. Forholdet mellem det udførte, ydre<br />

arbejde (A) og det hertil svarende energi<strong>for</strong>brug (E) kaldes nyttevirkningen,<br />

N% = A · 100 . E -1 %.<br />

Muskler er det eneste væv, der kan omsætte kemisk energi til<br />

mekanisk kraft. Samtidig kan muskler <strong>for</strong>korte sig, dvs tilbagelægge<br />

en vejstrækning og dermed udføre mekanisk arbejde i<br />

fysisk <strong>for</strong>stand. Muskelarbejdet opdeles gerne i det indre og ydre<br />

arbejde. <strong>Det</strong> indre arbejde er det, der medgår til at bevæge kroppens<br />

<strong>for</strong>skellige segmenter i <strong>for</strong>hold til omgivelserne. Mange <strong>for</strong>mer<br />

<strong>for</strong> arbejde består udelukkende af indre arbejde som fx gang<br />

og løb, hvor der i fysisk <strong>for</strong>stand ikke netto præsteres noget<br />

arbejde. Et ydre arbejde præsteres, når man løfter byrder, skubber<br />

en vogn op ad bakke eller cykler på en ergometercykel. <strong>Det</strong><br />

samlede mekaniske arbejde er summen af det indre og det ydre<br />

arbejde. Begge <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> arbejde kan kvantificeres ved biomekaniske<br />

beregninger. Ofte overses det indre arbejde, der skal<br />

udføres, men <strong>for</strong> musklen er det ligegyldigt, om dens arbejde<br />

medgår til at bevæge kroppens segmenter eller løfte en ydre byrde.<br />

Når muskler udfører arbejde i fysisk <strong>for</strong>stand, præsterer de kraft<br />

under <strong>for</strong>kortning. <strong>Det</strong> kaldes også koncentrisk arbejde. Nyttevirkningen<br />

ved sådant arbejde er ca 20%. Dvs at musklerne bruger<br />

ca 5 gange så meget kemisk bunden energi, som de leverer<br />

mekanisk arbejde. Resten bliver til varme. Omdannelsen af<br />

kemisk bunden energi til mekanisk energi kaldes <strong>for</strong> musklernes<br />

energistofskifte. Denne proces kræver ilt, som leveres med blodet.<br />

En stigning i muskelstofskiftet medfører der<strong>for</strong> samtidig en<br />

øget bel<strong>as</strong>tning af hjerte, kredsløb og lunger.<br />

Muskler kan også udvikle kraft, mens de <strong>for</strong>længes. <strong>Det</strong> kaldes


Regneeksempel 4<br />

Biomekanik<br />

excentrisk arbejde. Herved kan de aktivt bremse en bevægelse.<br />

<strong>Det</strong> sker under næsten alle <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> dagligdags aktiviteter. I<br />

fysisk <strong>for</strong>stand udfører muskler her ikke arbejde, men tværtimod<br />

tilføres musklen energi. Men aktive muskler kan i modsætning til<br />

en el<strong>as</strong>tik kun oplagre el<strong>as</strong>tisk energi i meget kort tid, dvs den<br />

kan kun inden <strong>for</strong> få millisekunder i en efterfølgende koncentrisk<br />

kontraktion omdannes delvist til mekanisk energi. Fysiologisk set<br />

koster det der<strong>for</strong> kemisk bunden energi i musklen, når den skal<br />

arbejde excentrisk på samme måde som ved koncentrisk arbejde<br />

(se også kapitel 2, fig. 5 og 10). I fysisk <strong>for</strong>stand kan man egentlig<br />

ikke tale om nyttevirkning her, men fysiologisk set har det vist<br />

sig praktisk at indføre begrebet negativ nyttevirkning. Der skal<br />

bruges ca lige så meget kemisk bunden energi, som der tilføres<br />

mekanisk energi under bremsearbejdet. Ser man <strong>for</strong> nemheds<br />

skyld bort fra <strong>for</strong>tegn, bliver nyttevirkningen <strong>for</strong> excentrisk arbejde<br />

ca 100%.<br />

Under biomekaniske registreringer kan det bestemmes, om<br />

muskler arbejder koncentrisk eller excentrisk, og hvor stort arbejdet<br />

er i de to f<strong>as</strong>er. Ved at dividere det ydre arbejde med de<br />

respektive nyttevirkninger fås et mål <strong>for</strong> energi<strong>for</strong>bruget eller<br />

stofskiftet, der er nødvendigt <strong>for</strong> at udføre det pågældende arbejde.<br />

Ofte glemmes det indre arbejde, som skal udføres, da man<br />

set fra et produktionssynspunkt kun er interesseret i det ydre<br />

arbejde, som præsteres. <strong>Det</strong> kan imidlertid medføre alvorlige fejlvurderinger,<br />

når det gælder om optimal planlægning af arbejdet.<br />

<strong>Det</strong> kan illustreres ved følgende:<br />

Ved en produktion skal 10 tons materialer løftes. <strong>Det</strong>te kan gøres ved at løfte 50 kg ad gangen<br />

(maksimal acceptabel byrdevægt i Danmark) eller fx at løfte 10 kg ad gangen. Vi antager,<br />

at løftene må udføres med en kropshældning på 45°, og at bevægelsen under alle løft<br />

er <strong>for</strong>holdsvis langsom, så en statisk beregning giver en rimelig nøjagtighed. Ifølge eksemplet<br />

i fig. 9 er kompressionskraften i lænderyggen ved hvert løft af 10 kg lig med 2108 N på<br />

grund af kroppens egen vægt i den givne arbejdsstilling og 559 N på grund af byrden, dvs i<br />

alt 2667 N pr løft. Skal 10 tons løftes på denne måde, betyder det, at der skal udføres 1000<br />

løft. Skal den akkumulerede “kompressions-dosis” estimeres <strong>for</strong> det udførte arbejde, må<br />

tids<strong>as</strong>pektet inddrages. Antager vi, at hvert løft varer 0,4 sekund, så kan man tale om en<br />

akkumuleret bel<strong>as</strong>tning på 2667 · 1000 · 0,4 N · s = 1.066.800 N · s.<br />

Hvis der løftes 50 kg <strong>for</strong> hvert løft, bliver bel<strong>as</strong>tningen på lænderyggen på grund af kroppens<br />

egen vægt selvfølgelig uændret 2108 N og på grund af byrden 5 · 559 N = 2795 N, dvs<br />

i alt 4903 N pr løft. <strong>Det</strong>te løft skal dog kun udføres 200 gange <strong>for</strong> at løfte de 10 tons. Selvom<br />

vi nu antager, at hvert løft på grund af den større byrde udføres noget langsommere,<br />

93


dvs at det fx tager 0,5 sekund <strong>for</strong> hvert løft, så bliver den akkumulerede bel<strong>as</strong>tning mindre,<br />

nemlig 4903 · 200 · 0,5 N · s = 490.300 N · s.<br />

Bel<strong>as</strong>tningen beregnet på denne måde er altså mindre end det halve, når der løftes 50 kg<br />

ad gangen, sammenlignet med den akkumulerede bel<strong>as</strong>tning ved at løfte 10 kg ad gangen.<br />

<strong>Det</strong> medfører, at stofskiftet og dermed iltoptagelse, lungeventilation og hjertefrekvens vil<br />

være lavere, hvilket er blevet bekræftet ved standardiserede <strong>for</strong>søg. Bel<strong>as</strong>tningen pr løft er<br />

naturligvis højere, når der løftes 50 kg, og overstiger i dette tilfælde acceptable værdier.<br />

Normalt bør kompressionskraften ikke være større end 3400 N (se kapitel 4). Reduceres<br />

byrdevægten imidlertid til 20 kg, bliver bel<strong>as</strong>tningen pr løft under de maksimalt acceptable<br />

værdier. Denne måde vil sandsynligvis være at <strong>for</strong>etrække frem <strong>for</strong> at løfte 10 kg ad gangen,<br />

idet den er mere energibesparende.<br />

Alt i alt kan man konkludere, at det gælder om at optimere<br />

bel<strong>as</strong>tninger, og her må man ikke alene tage hensyn til en<br />

enkelt parameter, men der skal anlægges et helhedssyn.<br />

Litteratur<br />

1. Chaffin DB, Andersson GBJ. Occupational biomechanics.<br />

Second edition. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1991.<br />

2. Dempster WT. Space requirements of the seated operator.<br />

Geometrical, kinematic, and mechanical <strong>as</strong>pects of the<br />

body with special reference to the limbs. Wright Patterson<br />

Air Force B<strong>as</strong>e, Ohio: WADC-TR-55-159, 1955.<br />

3. Phe<strong>as</strong>ant S. Bodyspace. Anthorpometry, ergonomics and<br />

design. London: Taylor & Francis Ltd., 1986.<br />

4. Plagenhoef S. Patterns of human motion. New Jersey: Prentice-Hall,<br />

Inc., 1971.<br />

5. Winter DA. Biomechanics and motor control of human<br />

movement. 2nd ed. New York, Chichester, Brisbane, Toronto,<br />

Singapore: John Wiley & Sons, Inc, 1990.


KAPITEL 4<br />

Manuel transport<br />

Kurt Jørgensen


96<br />

Manuel transport<br />

Manuel transport<br />

Manuel transport er ældre end menneskeheden. Mange dyr betjener<br />

sig heraf, fx i <strong>for</strong>bindelse med yngelpleje, ved indsamling af<br />

redemateriale og føde samt ved flytning af unger <strong>for</strong> at værne<br />

dem mod fjender. Manuel transport har været og er af betydning<br />

<strong>for</strong> arternes overlevelse. I mange dele af verden er manuel transport<br />

stadig uhyre udbredt <strong>for</strong> mennesker, fx transporteres vand<br />

ved bæring mange steder i Afrika over kolossale afstande, og<br />

kvinder slæber i samme verdensdel stadig rundt på børnene i<br />

tørklæder på ryggen, indtil de er 1-2 år gamle. Selv i vores superindustrialiserede<br />

samfund <strong>for</strong>ekommer megen manuel transport<br />

stadig, og en del af den er <strong>for</strong>mentlig vanskelig (umulig) at fjerne.<br />

<strong>Det</strong> gælder i de primære erhverv, jordbrug og fiskeri, men<br />

også i de sekundære og tertiære erhverv, hvor især plejesektoren<br />

byder på et utal af svært mekaniserbare manuelle transportprocesser.<br />

Taxonomi<br />

Manuelle transportprocesser kan opdeles på følgende måde: løft,<br />

skub, træk og bæring. Ved løft udføres arbejde imod tyngdekraften<br />

på byrden og kroppen (eller dele heraf). Man kan tale om<br />

lave løft mellem underlag og midt-lår, og høje løft, der finder sted<br />

fra skulderhøjde og op til fuld strækkehøjde. Ved løft udføres<br />

reelt mekanisk arbejde såvel på byrden som på operatørens egne<br />

legemsdele, hvorved disse m<strong>as</strong>sedele <strong>for</strong>flyttes vertikalt. Arbejdet<br />

kan beregnes som disse <strong>for</strong>flytninger (m) ganget med tyngdeaccelerationen<br />

(9,8 m · s -2) gange de indgående m<strong>as</strong>ser (kg). Arbejdet<br />

på operatørens egne kropsdele udgør en ikke ringe del af det<br />

samlede løftearbejde.


Manuel transport<br />

Ved skub, træk og bæring på vandret underlag sker der ingen<br />

eller ubetydelige vertikale <strong>for</strong>flytninger af byrdens tyngdepunkt.<br />

<strong>Det</strong> fysiologiske arbejde ved skub og træk består ud over det<br />

arbejde, der skal til <strong>for</strong> at bevæge operatøren, af det arbejde, der<br />

skal udføres <strong>for</strong> at overvinde emnets friktion imod underlaget.<br />

Ved træk vil friktionen have retning væk fra operatøren og ved<br />

skub imod operatøren. Ved bæring består arbejdet i det “arbejde”,<br />

der skal udføres på operatørens og byrdens samlede tyngdepunkt.<br />

<strong>Det</strong>te er i fysisk <strong>for</strong>stand nul, da tyngdepunktet løftes og<br />

sænkes lige meget under hver gangcyklus. I fysiologisk <strong>for</strong>stand<br />

er bæring imidlertid energikrævende, da også negativt muskelarbejde<br />

kræver energifrigørelse, og <strong>for</strong>di det negative arbejde kun i<br />

et vist omfang kan genanvendes ved det efterfølgende positive<br />

muskelarbejde (se kapitel 3). Dertil kommer den energifrigørelse,<br />

der er nødvendig, <strong>for</strong> at muskler i arme og krop kan f<strong>as</strong>tholde<br />

byrden.<br />

Ved skub, træk og bæring på underlag <strong>for</strong>skelligt fra vandret<br />

skal der tillige udføres positivt (op ad bakke) eller negativt arbejde<br />

(ned ad bakke).<br />

Ud over disse fire grund<strong>for</strong>mer af manuelle transportprocesser<br />

kan der tillige opregnes en række hybrid<strong>for</strong>mer, som fx rulning<br />

og slæbning. Fælles <strong>for</strong> manuelle transport<strong>for</strong>mer er, at de udsætter<br />

såvel hvirvelsøjlens som skulderbæltets strukturer, dvs knogler,<br />

led, ligamenter samt den hertil hørende muskulatur, <strong>for</strong> store<br />

mekaniske påvirkninger. <strong>Det</strong>te skyldes, at kroppen simplificeret<br />

kan opfattes som et biomekanisk system af vægtstangsarme<br />

(knogler) og led, hvor tyngdekraften virker på relativt lange og<br />

muskelkraften på korte momentarme. Fordelen ved denne konstruktion<br />

er, at kroppen i bevægelsesmæssig og energetisk henseende<br />

får en hensigtsmæssig ud<strong>for</strong>mning (små inertimomenter),<br />

og at hurtige bevægelser muliggøres.<br />

Manuel transport stiller tillige store krav til organismens energifrigørende<br />

systemer - musklerne - samt til de dertil hørende “servicesystemer”<br />

- blodkredsløb og lunger. <strong>Det</strong> er en følge af det<br />

arbejde, musklerne skal præstere på kroppens og byrdens samlede<br />

tyngdepunkt. En særlig uhensigtsmæssig påvirkning af kredsløbet<br />

vil hyppigt være aktuel i <strong>for</strong>bindelse med manuel transport,<br />

som <strong>for</strong>drer statiske eller “halv-statiske” kontraktioner især i<br />

arme, skuldre og ryg. <strong>Det</strong> kan føre til <strong>for</strong>tsatte stigninger af såvel<br />

hjertefrekvens som arterielt blodtryk og dermed til øget arbejde<br />

<strong>for</strong> hjertet, hvad der specielt <strong>for</strong> individer med svage hjerter er<br />

problematisk.<br />

97


98<br />

Manuel transport<br />

Manuel transport har “omkostninger” i<br />

<strong>for</strong>m af bel<strong>as</strong>tningsskader<br />

Der findes mange epidemiologiske undersøgelser, der med al<br />

tydelighed viser, at tunge løft er blandt de alvorligste risikofaktorer<br />

<strong>for</strong> fremkomsten af arbejdsrelateret lænderygbesvær. <strong>Det</strong> er<br />

vist i store befolkningsundersøgelser blandt fx murere, jord- og<br />

betonarbejdere, såvel i Danmark som internationalt. I rapporter<br />

fra National Institute of Occupational Safety and Health i USA i<br />

1980’erne konstateredes det, at omkring 1/3 af den amerikanske<br />

arbejdsstyrke er tvunget til at anvende betydelig fysisk kraft ved<br />

det daglige arbejde. <strong>Det</strong> konstateredes yderligere, at:<br />

◆ overbel<strong>as</strong>tningsskader på bevægeapparatet uanset art årligt<br />

<strong>for</strong>ekommer hos ca 5% af arbejdsstyrken svarende til 1/2 mio<br />

arbejdere,<br />

◆ overanstrengelse bedømmes til at være årsagen til mere end<br />

60% af rygbesværet <strong>for</strong>årsaget af arbejdet,<br />

◆ 2/3 af alle overbel<strong>as</strong>tningsskader regner man med <strong>for</strong>årsages<br />

af løft, mens<br />

◆ ca 20% <strong>for</strong>årsages af bel<strong>as</strong>tninger i <strong>for</strong>bindelse med arbejdsmomenter,<br />

der involverer skub og træk.<br />

Også fra dansk side er det konstateret, at lænderygbesværet i <strong>for</strong>bindelse<br />

med hårdt manuelt arbejde er langt mere udbredt blandt<br />

fx jord- og betonarbejdere, slagteriarbejdere, murere og plejepersonale<br />

end hos en gennemsnitsbefolkning. Fx har ca 70% af 50årige<br />

jord- og betonarbejdere haft ondt i ryggen inden <strong>for</strong> det sidste<br />

år imod ca 45% blandt en erhvervsmæssig repræsentativ gruppe<br />

af 50-årige mænd (se fx (10)).<br />

Som det kan <strong>for</strong>stås ud fra det <strong>for</strong>egående, er hvirvelsøjlen et<br />

svagt led i den biomekaniske kæde, som dannes af menneskets<br />

bevægeapparat i <strong>for</strong>bindelse med manuel håndtering. Vi vil der<strong>for</strong><br />

i det følgende beskrive og <strong>for</strong>klare nogle grundlæggende <strong>for</strong>hold<br />

omkring hvirvelsøjlens bygning og funktion, biomekanik.<br />

Hvirvelsøjlens anatomi<br />

Fra 2-3-års alderen er menneskets axialskelet - rygsøjlen - såvel i<br />

det sagittale som i det frontale plan ud<strong>for</strong>met som en dobbelt S<strong>for</strong>met<br />

stav, der <strong>for</strong>binder kraniet <strong>for</strong>oven med bækkenet <strong>for</strong>ne-


den. Rygsøjlen får derved en væsentlig vægtbærende funktion af<br />

selve kroppen og via arme og skulderbælte en tilsvarende funktion<br />

over <strong>for</strong> eksterne byrder, der holdes i hænderne. Hvirvelsøjlen<br />

er opbygget af 24 indbyrdes bevægelige byggesten - hvirvlerne,<br />

hvoraf der findes 7, 12 og 5 i henholdsvis hals-, bryst- og lændedel.<br />

Hvirvlerne består af et hvirvellegeme og en bagudvendende<br />

hvirvelbue, der omgiver et hvirvelhul. De <strong>for</strong>enede hvirvelhuller<br />

danner hvirvelkanalen, hvori rygmarven befinder sig godt beskyttet.<br />

På hvirvelbuerne findes <strong>for</strong>skellige fremspring, torntappe,<br />

tværtappe og ledtappe. På de sidste findes ledflader, 2 opad- og<br />

2 nedadvendte. De øvrige tappe tjener som fæste <strong>for</strong> talrige<br />

småmuskler og ledbånd. Kontakten mellem 2 naboled <strong>for</strong>egår i et<br />

såkaldt uægte led, som dannes af den støddæmperfungerende<br />

mellemhvirvelskive, der er indskudt imellem hvirvellegemerne.<br />

Derudover varetages <strong>for</strong>bindelsen af to ægte led<strong>for</strong>bindelser,<br />

knyttet til ledtappene. Hvirvlerne holdes desuden sammen af<br />

længdegående bånd<strong>for</strong>bindelser, såvel <strong>for</strong>til som bagtil på hvirvelsøjlen,<br />

samt af mindre bånd, der <strong>for</strong>binder hvirvelbuen og<br />

dennes tappe.<br />

Bevægelsesmulighederne i hvirvelsøjlen er betydelige i alle 3<br />

hovedplaner og kommer i stand ved en summeret bevægelse<br />

over det store antal involverede led. Størst sidebøjning og rotation<br />

<strong>for</strong>ekommer i lændedelen, hvorimod brystdelen har størst<br />

bevægelsesudsving i sagittalplanet. Hvirvelsøjlens smidighed er<br />

underk<strong>as</strong>tet store såvel interindividuelle som intraindividuelle <strong>for</strong>skelle.<br />

Sidstnævnte kan eksemplificeres ved den aldersbetingede<br />

reduktion i hvirvelsøjlens bevægelighed.<br />

For yderligere læsning, se: Bojsen-Møller & Andre<strong>as</strong>en (4);<br />

Bogduk & Twomey (3).<br />

Hvirvelsøjlens bevægelser<br />

Manuel transport<br />

Bevægelserne og stillingsopretholdelsen af hvirvelsøjlen varetages<br />

af kroppens muskler, der kan kategoriseres i bugmusklerne og<br />

rygmusklerne. Førstnævnte udgør kroppens <strong>for</strong>side og flanker og<br />

<strong>for</strong>binder brystk<strong>as</strong>se og bækken. Rygmusklerne kan opdeles i de<br />

overfladiske rygmuskler, som funktionelt og udviklingsmæssigt<br />

tilhører skulderbælte og arme, samt de dybe rygmuskler. Sidstnævnte,<br />

som med en fælles betegnelse kaldes de paravertebrale<br />

muskler (para = ved siden af, vertebra = hvirvel), strækker sig<br />

som to muskelportioner på hver sin side af ryggens midtlinie fra<br />

bækkenet op til kraniets b<strong>as</strong>is, og de ses hos de fleste som to<br />

tydelige fremhvælvinger. Denne muskulatur er vigtig <strong>for</strong> opretholdelsen<br />

af holdningen, men spiller også en afgørende rolle <strong>for</strong><br />

99<br />

Figur 1. Lændehvirvelsøjlen<br />

set fra siden. (Bogduk and<br />

Twomey (3)).


100<br />

Figur 2. Skematisk tværsnit<br />

af nedre lænderyg. Skraveret<br />

areal er knoglevæv. Paravertebrale<br />

muskler: LD =<br />

iliocostalis, MD = longissimus,<br />

MF = multifidus.<br />

Bemærk, at muskulaturen<br />

er omsluttet af f<strong>as</strong>cier, der<br />

<strong>for</strong>binder sig med bugens<br />

muskler (dltf = dorsal lumbo-thoracal<br />

f<strong>as</strong>cie, esa =<br />

erector spinae aponeurosen).<br />

Manuel transport<br />

individets kapacitet til at udføre manuel håndtering. Den paravertebrale<br />

muskulatur spiller kvantitativt den største rolle i lænderegionen,<br />

hvor den også er bedst udviklet og har et tværsnit, som<br />

hos unge, voksne mænd let kan være på 2 · 40 cm -2 (se fig. 2).<br />

dltf esa<br />

LD<br />

(IL)<br />

lia<br />

fs<br />

MD<br />

(LT)<br />

ap<br />

MF I<br />

IM<br />

I det følgende vil principielle sider af den paravertebrale muskulaturs<br />

bygning og funktion i lænden blive gennemgået. Muskulaturen<br />

er opbygget af et meget stort antal små enkeltmuskler,<br />

der med senesnipper er <strong>for</strong>bundet til hvirvler, og visse også til<br />

ribbenene. Musklerne er omgivet af veludviklede bindevævshinder,<br />

der nedbinder dem til skelettet (hvirvlerne), og som i øvrigt<br />

<strong>for</strong>binder dem til bugmusklerne. På den måde kan ryggens<br />

muskler arbejde synergistisk med bugens, fx ved rotationer af<br />

kroppen. Kontraktionsniveauet af muskelgruppen, som det kan<br />

vurderes ved overflade-elektromyografi, varierer fra 2-5% MVC<br />

ved stående hvile, over 3-15% MVC ved siddende stilling til 75-<br />

100% MVC ved manuel håndtering af byrder.<br />

Den paravertebrale muskulatur består af:<br />

◆ Multifidus-musklerne, som <strong>for</strong>binder hver torntap med tværtappe<br />

to til fem hvirvler længere nede.<br />

◆ De lumbale longissimus-muskler, der <strong>for</strong>løber fra den inderste<br />

del af tværtappen til de mediale dele af hoftebenet.<br />

◆ De lumbale iliocostalis-muskler har udspring på spidsen af<br />

tværtappene af første til fjerde lændehvirvel og fæster på den<br />

bageste del af hoftebenskammen.<br />

Multifidus og longissimus synes at have et særligt ansvar <strong>for</strong> den<br />

vedvarende (toniske) bilaterale aktivitet i muskelgruppen, mens<br />

lia<br />

fs


iliocostalis i højere grad deltager i f<strong>as</strong>iske og <strong>as</strong>ymmetriske aktiviteter.<br />

Den paravertebrale muskelm<strong>as</strong>se er veltilp<strong>as</strong>set til at udføre<br />

langtidskontraktioner, da disse musklers udholdenhed er stor<br />

sammenlignet med andre skeletmuskler. Den biologiske <strong>for</strong>klaring<br />

herpå kendes ikke fuldt ud, men aktuel <strong>for</strong>skning viser, at<br />

musklerne er særligt rige på de vanskeligt trætbare type I-muskelfibre<br />

(se kapitel 2). Derudover er de rigt kapillariserede, og gennemblødningen<br />

er favorabel, ligesom enzymaktiviteten i såvel de<br />

anaerobe som de aerobe stofskifteprocesser er over gennemsnittet<br />

<strong>for</strong> andre skeletmuskler. <strong>Det</strong> er absolut tænkeligt, at disse <strong>for</strong>hold<br />

bidrager til den <strong>for</strong>øgede udholdenhed i muskelgruppen (7).<br />

Hvordan opretholdes den stående stilling?<br />

Den stående stilling vedligeholdes ved et kompliceret samspil<br />

mellem på den ene side tyngdekraften og på den anden side<br />

kraften i den posturale muskulatur. Den rette afbalancerede tonus<br />

i muskulaturen medieres såvel ved påvirkning fra motoriske centre<br />

i CNS (feed-<strong>for</strong>ward kontrol) som via <strong>for</strong>skellige sanser, fx<br />

syn, ligevægtssans, mekanoreceptorer i hud, led og muskler<br />

(feed-back kontrol). Forsøg har vist, at tyngdelinien i den almindelige<br />

stående “hvile-stilling” <strong>for</strong>løber <strong>for</strong>an de fleste af hvirvelsøjlens<br />

og benenes led. Der<strong>for</strong> er det i denne stilling først og<br />

fremmest muskler på legemets bagside, der udøver den posturale<br />

kontrol, hvad de, jf det <strong>for</strong>rige afsnit, er særligt velegnede til.<br />

Vurdering af bel<strong>as</strong>tningen på ryggen<br />

Manuel transport<br />

En ydre bel<strong>as</strong>tning på hvirvelsøjlen resulterer i de<strong>for</strong>meringer i<br />

ryggens væv, ligesom den kan give anledning til bevægelser.<br />

Hvirvelsøjlens enkelte segmenter udsættes derved <strong>for</strong> kompressionskræfter,<br />

der virker parallelt med hvirvelsøjlen (kompression<br />

og udspænding), og <strong>for</strong>skydningskræfter, der virker i transversale,<br />

eller tværgående, retninger (shear <strong>for</strong>ces). Begge kræfter kan<br />

naturligvis <strong>for</strong>anledige rotationer i det omfang, de ikke “rammer”<br />

ledakserne. Alt efter størrelsen af de arealer, som udsættes <strong>for</strong><br />

kræfterne, opstår der større eller mindre de<strong>for</strong>meringer af strukturerne<br />

(strains). I virkelige arbejdssituationer påvirkes hvirvelsøjlen<br />

i mange retninger. Under et løft fra gulv til bord i en løfteretning,<br />

der er <strong>for</strong>skellig fra lodret, vil operatørens hvirvelsøjle udsættes<br />

<strong>for</strong> såvel kompression, sidebøjende, roterende og tværgående<br />

101


102<br />

Manuel transport<br />

kræfter. Disse kræfter vil være til stede i varierende kombinationer<br />

i løftets <strong>for</strong>skellige f<strong>as</strong>er og er meget vanskelige at analysere.<br />

Målemetoder<br />

På trods af ovennævnte vanskeligheder er det muligt med <strong>for</strong>skellige<br />

mere eller mindre direkte metoder at kvantificere bel<strong>as</strong>tningen<br />

på ryggens strukturer. Disse metoder kan groft opdeles i<br />

biologiske målinger, biomekaniske modeller, observationsmetoder<br />

og psykofysiske metoder. Mekanikkens metoder til at måle<br />

kræfter og tryk direkte <strong>for</strong>udsætter, at der gøres indgreb <strong>for</strong> at<br />

placere krafttransduceren i det væv, der skal studeres, og det kan<br />

i praksis vanskeligt lade sig gøre.<br />

Hyppigt anvendt er henholdsvis elektromyografiske målinger<br />

på lændens muskler og ud fra kendskab til personens og en byrdes<br />

størrelse og vægt at beregne sammentrykningskraften i lænderyggen.<br />

En tredje umulighed er at observere, hvor hyppigt og<br />

hvor lang tid overkroppen befinder sig i <strong>for</strong>skellige positioner, og<br />

hvor ofte <strong>for</strong>andringer sker fra en position til en anden.<br />

Biologiske målinger<br />

Ud fra en opfattelse af, at rygbel<strong>as</strong>tningen udgøres af summen af<br />

kræfterne i truncus (torso’s) <strong>for</strong>skellige væv, har man under <strong>for</strong>skellige<br />

løftesituationer i laboratorie<strong>for</strong>søg samtidigt <strong>for</strong>søgt at<br />

måle discustrykket (DP = disc pressure), trykket i abdomen (IAP<br />

= intraabdominal pressure) og rygstrækkernes elektromyogram<br />

(EMG). DP måler trykket i mellemhvirvelskiverne, hvorved<br />

bel<strong>as</strong>tning på disci og hvirvellegemer kan beregnes. IAP er et<br />

resulterende svar på de kræfter og tryk, der er til stede i bughulen,<br />

og som bæres af dennes vægge, dvs bugvæggen, mellemgulvet<br />

og bækkenbunden. IAP kan anvendes som et groft estimat af<br />

kompressionstrykket i ryggen. Derimod er der ikke enighed om,<br />

hvorvidt IAP kan afl<strong>as</strong>te kompressionstrykket. Fra en måling af<br />

mellemhvirvelskivernes og bækkenbundens areal kan de kræfter,<br />

der generer DP og IAP, beregnes. EMG måler graden af aktivitet i<br />

ryggens muskler og er derved et indirekte udtryk <strong>for</strong> kraften i<br />

ryggens muskler.<br />

DP kan af indlysende grunde ikke måles på arbejdspladser,<br />

men ved at undersøge sammenhængen imellem DP og de øvrige<br />

størrelser kan man få et grundlag at beregne DP ud fra. Både<br />

EMG og IAP har metodiske svagheder, fx er relationen mellem


DP<br />

▲<br />

EMG<br />

DP og IAP problematisk, idet det er fundet, at IAP ikke stiger lineært<br />

over hele det relevante bel<strong>as</strong>tningsområde. Ulempen ved<br />

EMG-metoderne er, at de i et vist omfang er afhængige af hvirvelsøjlens<br />

stilling. <strong>Det</strong> er velkendt, at ryggen i en stærkt fremadbøjet<br />

stilling kan bel<strong>as</strong>tes helt uden EMG-aktivitet i de paravertebrale<br />

muskler, sandsynligvis <strong>for</strong>di el<strong>as</strong>tiske kræfter i ligamenterne overtager<br />

“arbejdet”. Bortset herfra kan EMG-metoderne i øvrigt anvendes<br />

under alle <strong>for</strong>hold, og EMG’erne kan med moderne computerteknik<br />

analyseres mhp såvel bel<strong>as</strong>tning som bel<strong>as</strong>tningsvariation.<br />

Tillige bevirker ny teknologi, at de er blevet enklere at anvende,<br />

og at modtageligheden <strong>for</strong> “støj” er mindsket væsentligt.<br />

Biomekaniske modeller<br />

▲<br />

▲<br />

IAP<br />

Manuel transport<br />

Biomekaniske modeller har længe været brugt ved vurdering af<br />

rygbel<strong>as</strong>tninger. De findes som simple statiske 2-dimensionale<br />

sagittalmodeller, hvor enkle antropometriske mål og byrdevægte<br />

er de indgående parametre (se kapitel 3). Modellerne hviler på<br />

biomekaniske principper. Ved løft, træk eller skub er hænderne<br />

påvirket af ydre kræfter (fx tyngdekraftens træk i en byrde), og<br />

103<br />

Figur 3. Bel<strong>as</strong>tninger på<br />

ryggen kan undersøges ved<br />

måling af trykket i discus<br />

(DP), i bughulen (IAP),<br />

samt ved elektromyografi af<br />

de paravertebrale muskler<br />

(EMG).


104<br />

Manuel transport<br />

samtidig er kroppens dele påvirket af tyngdekraften. Alle disse<br />

kræfter påvirker de indgående led (fx ryggen, skulderen og albuen)<br />

med et ydre drejningsmoment. For at modvirke dette skal<br />

musklerne omkring leddene præstere et modsatrettet drejningsmoment<br />

af samme størrelse. De indre drejningsmomenter har<br />

som tidligere nævnt ofte konstante og ret korte vægtstangsarme<br />

(bestemt af de anatomiske kendsgerninger). <strong>Det</strong> betyder, at jo<br />

større ydre drejningsmomenter, der er tale om, desto mere<br />

muskelkraft skal præsteres, og dermed også desto større kræfter<br />

på andre dele af bevægeapparatet, fx på ledbånd, ledbrusk og<br />

knogler. På grund af computerteknologiens udvikling er den biomekaniske<br />

modelbygning i løbet af de sidste 10 år udviklet med<br />

henblik på dynamiske 3-dimensionale modeller.<br />

Nyere <strong>for</strong>skning viser, at statiske biomekaniske modeller af<br />

manuel transport kan undervurdere kompressionskræfterne<br />

meget betydeligt. Årsagen hertil er, at de statiske modeller ikke<br />

tager hensyn til “co-contractioner” i muskulaturen og til de faktisk<br />

<strong>for</strong>ekommende accelerationer, når beregninger af “bone-onbone”-kræfterne<br />

udføres. (For yderligere læsning, se (14)).<br />

Observationsmetoder<br />

Der er i årenes løb udviklet mange observationsmetoder til at<br />

vurdere lænderygbel<strong>as</strong>tning ved manuel transport, både mhp at<br />

bedømme <strong>for</strong>andringer af arbejdsteknisk art og <strong>for</strong> at kunne<br />

kvantificere bel<strong>as</strong>tningsdoser i epidemiologiske sammenhænge.<br />

<strong>Det</strong> karakteriserer mange af metoderne, at de er ad hoc udviklede<br />

inden <strong>for</strong> projekter, og det hører til sjældenhederne, at de er<br />

vurderet mhp validitet og reproducerbarhed, såvel inter- som<br />

intraobserveret reproducerbarhed (8). I et nyligt publiceret sammenlignende<br />

studie er det vist, at der er tydelige <strong>for</strong>skelle mellem<br />

de studerede observationsmetoders vurdering af lokalbel<strong>as</strong>tningen<br />

på lænderyggen (9). Kriterierne <strong>for</strong>, om en arbejdsoperation<br />

karakteriseres som acceptabel, uacceptabel eller kritisk, er i mange<br />

tilfælde diffuse og svære at sammenligne. På den baggrund er<br />

de observationsmetoder, som udskiller et vist antal faktuelle<br />

hændelser fra vurderingen af bel<strong>as</strong>tningen, at <strong>for</strong>etrække (fx hvor<br />

mange løft, byrdevægt, bevægelsesudslag, retning og størrelse).<br />

Psykofysiske metoder<br />

For de psykofysiske metoder gælder det, at de i betydeligt<br />

omfang, og med held, bruges til at studere bel<strong>as</strong>tningsudvikling/<br />

træthedsudvikling over tid, hvorimod de ved vurdering af absolut


ygbel<strong>as</strong>tning har behov <strong>for</strong> at blive yderligere evalueret i kombination<br />

med objektive metoder (13).<br />

Sammenfattende må det bedømmes, at det er inden <strong>for</strong> de biomekaniske<br />

modeller, man nu og i fremtiden skal finde de mest<br />

lovende værktøjer til bedømmelse af lænderygbel<strong>as</strong>tningen i <strong>for</strong>bindelse<br />

med erhvervsarbejde.<br />

Risikofaktorer i arbejdsmiljøet<br />

Flere betydelige oversigtsarbejder fra de seneste 10 år har fremhævet<br />

hårdt fysisk arbejde, tunge løft, <strong>for</strong>overbøjede/fremadfældede<br />

arbejdsstillinger, vridninger og andre akavede bevægelser<br />

som risikofaktorer <strong>for</strong> lænderygbesvær. Hertil kommer, at også<br />

social/psykologiske <strong>for</strong>hold som ens<strong>for</strong>mighed og monotoni<br />

synes at spille en ikke uvigtig rolle. Hårdt fysisk arbejde og tunge<br />

løft er faktorer, som flest epidemiologiske undersøgelser har fundet<br />

er risikofaktorer <strong>for</strong> lænderygbesvær. <strong>Det</strong> er tillige i prospektive<br />

undersøgelser vist, at tilp<strong>as</strong>ning af løftejob til dem, der løfter,<br />

er den mest lovende metode til at <strong>for</strong>ebygge lænderygbesvær.<br />

En kl<strong>as</strong>sisk epidemiologisk undersøgelse på dette område blev<br />

udført i USA af Chaffin og Park (6). Den viste, at hyppigheden af<br />

lænderygbesvær var relateret til de estimerede (fra biomekanisk<br />

model) kompressionskræfter i ryggen, svarende til overgangen<br />

mellem lænderyg og korsben (fig. 4).<br />

Krav/kapacitet i <strong>for</strong>bindelse med<br />

manuel transport<br />

Manuel transport<br />

For at mindske det arbejdsbetingede lænderygbesvær har man i<br />

<strong>for</strong>skellige sammenhænge bl.a. <strong>for</strong>søgt sig med at opstille<br />

grænser og/eller retningslinier <strong>for</strong> maksimalt acceptabelt løft.<br />

Arbejdstilsynet i Danmark startede i begyndelsen af 70’erne med<br />

dette inden <strong>for</strong> udvalgte områder af manuel transport (kødkroppe,<br />

sække, g<strong>as</strong>fl<strong>as</strong>ker, skoveffekter). På tilsvarende måde har man<br />

arbejdet på det amerikanske arbejdsmiljøinstitut (NIOSH) i sidste<br />

halvdel af 70’erne og op gennem 80’erne. <strong>Det</strong>te har ført frem til<br />

et sæt guidelines <strong>for</strong> manuel transport, der har tjent som en væsentlig<br />

inspirationskilde også i Europa, hvor en international eks-<br />

105<br />

Figur 4. Sammenhæng mellem<br />

lænderygbesvær og<br />

den beregnede kompressionskraft<br />

på discus’en under<br />

5. lændehvirvel (NIOSH<br />

(11)).<br />

20 ·<br />

15 ·<br />

10 ·<br />

5 ·<br />

0 ·<br />

Forekomst af<br />

lænderygsmerte<br />

(hyppighed<br />

pr 200.000<br />

mandearbejdstimer)<br />

▲<br />

0-250<br />

250-450<br />

450-650<br />

650 +<br />

Beregnet kompressionskraft<br />

i Kp på L 5S 1 discus (Kp = 9,8 N)


106<br />

Manuel transport<br />

pertgruppe under Kommissionen <strong>for</strong> De Europæiske Fælleskaber<br />

i 80’erne har udarbejdet et dokument vedrørende europæiske retningslinier<br />

<strong>for</strong> fysisk kraftanvendelse ved arbejde. På grundlag af<br />

blandt andet dette har man i Danmark udarbejdet retningslinier<br />

<strong>for</strong> tilladeligt løftearbejde, ligesom man inden <strong>for</strong> den europæiske<br />

standardiserings-organisation CEN nu er ved at udarbejde europæiske<br />

standarder inden <strong>for</strong> manuel håndtering. Nogle af disse<br />

tiltag vil blive konkretiseret i afslutningen af dette kapitel.<br />

Baggrunden <strong>for</strong> alle disse aktiviteter er, at man har en betydelig<br />

viden om de bel<strong>as</strong>tninger, som hvirvelsøjlen udsættes <strong>for</strong> især<br />

ved løft, men også ved andre <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> manuel transport, samt<br />

om, hvilke påvirkninger ryggen kan tåle.<br />

Hvad kan vævene i ryggen tåle?<br />

Enkeltstående bel<strong>as</strong>tninger<br />

In vitro undersøgelser af hvirvelsøjlens modstandskraft over <strong>for</strong><br />

kompressionskræfter viser, at der ved bel<strong>as</strong>tninger på mellem<br />

2000 og 12.000 N begynder at opstå brud. Disse brud kan være<br />

lokaliseret hvor som helst i hvirvelsøjlens strukturer, men noget<br />

tyder på, at især bruskendepladerne på overgangen mellem discus<br />

og hvirvellegeme er særlig udsatte. Der er en meget stor variation<br />

i den kritiske brudgrænse, som bl.a. afhænger af køn, alder<br />

og stedet i hvirvelsøjlen (lumbaldelen er stærkest) samt knogletæthed,<br />

som er yderst variabel fra en person til en anden. Knogletætheden<br />

er ens i bryst- og lænderyg, hvor<strong>for</strong> de stærkere lumbalhvirvler<br />

udelukkende skal <strong>for</strong>klares ud fra deres større dimension.<br />

Oven<strong>for</strong> er det nævnt, hvad ryggens væv kan tåle. For at<br />

kunne etablere sikkerheds-marginer skal vi <strong>here</strong>fter se, hvor store<br />

kræfter og tryk der induceres i ryggen som følge af manuel håndtering.<br />

Som tidligere nævnt er der her tale om såvel kompressionskræfter<br />

som <strong>for</strong>skydningskræfter. De første lader sig bestemme<br />

ved at måle trykket i discus’ midterparti (nucleus pulposus) ved<br />

hjælp af en trykfølsom kanyle. Ud fra sådanne trykbestemmelser<br />

kan kompressionskræfterne beregnes, når tværsnittet af discus<br />

kendes. Sidstnævnte kan bedømmes ved scanning. Trykket angives<br />

i mega-p<strong>as</strong>cal (MPa) (1 MPa = 10 6 · N · m -2 =10 2 N · cm -2 , en<br />

lændehvirveldiscus er 15-20 cm 2 ).<br />

Kompressionskraften ved løft afhænger af flere faktorer, hvoraf<br />

byrdens vægt og størrelse, placering før og efter løftet, løftevejen


i relation til relevante omdrejningsakser i hvirvelsøjlen samt løfteh<strong>as</strong>tigheden<br />

er de vigtigste.<br />

Discustryk-målinger har vist, at der ved hensigtsmæssigt henholdsvis<br />

uhensigtsmæssigt løft af 20 kg fra stol til bord opstår<br />

kompressionskræfter på 2500 N respektive 3500-4000 N. Der er<br />

påvist en retliniet sammenhæng imellem byrdens størrelse og<br />

kompressionskraften under i øvrigt standardiserede løftebetingelser.<br />

Tillige er det vist, at der i ubel<strong>as</strong>tet stående stilling er en<br />

kompressionskraft i lænden på ca 1000 N.<br />

Ved løft under optimale betingelser af 10 kg, 20 kg, 30 kg, 40<br />

kg, 50 kg og 60 kg kan kompressionkraften i lænden <strong>here</strong>fter<br />

beregnes til 1750 N, 2500 N, 3250 N, 4000 N, 4750 N og 5500 N.<br />

Ved uhensigtsmæssige løft, <strong>as</strong>ymmetriske bel<strong>as</strong>tninger, lang<br />

afstand til byrde fra krop, løft under sidebøjning og rotation af tilsvarende<br />

byrder vil kompressionkraften i lænden <strong>for</strong>øges med<br />

helt op til 200%.<br />

Konkluderende må man sige, at løft selv under de gunstigste<br />

<strong>for</strong>hold inducerer kompressionkræfter i lænderyggen af størrelsesordenen<br />

1000 N, og at disse i øvrigt er relateret til såvel byrdevægten<br />

som vægten af truncus, hals, hoved og arme. Endvidere<br />

er det vist, at skader i hvirvelsøjlen hos nogle yngre og midaldrende<br />

kan opstå ved påvirkninger større end 2000-3000 N, og at<br />

mange vil få mindre skader ved kompressionskræfter mellem<br />

4000 N og 5000 N.<br />

<strong>Det</strong>te giver en rimelig baggrund <strong>for</strong> at <strong>for</strong>stå de epidemiologiske<br />

kendsgerninger, der <strong>for</strong>eligger vedrørende tunge løft og lænderygbesvær.<br />

Gentagne bel<strong>as</strong>tninger<br />

Manuel transport<br />

Ved gentagne bel<strong>as</strong>tninger af lænderyggen fx ved gentagne løft<br />

er vor viden knap så udbygget. Dog <strong>for</strong>eligger der nyere undersøgelser<br />

fra Tyskland, som k<strong>as</strong>ter et vist lys over dette felt. Brinkmann<br />

og medarbejdere (5) har vist på knoglepræparater (2 hvirvler<br />

og en mellemliggende discus), at sandsynligheden <strong>for</strong><br />

træthedsbrud stiger både med antallet af bel<strong>as</strong>tninger og bel<strong>as</strong>tningernes<br />

relative størrelse i <strong>for</strong>hold til den maksimale kompressionsbel<strong>as</strong>tning<br />

(fig. 5). <strong>Det</strong> er sket ved at bel<strong>as</strong>te knoglesegmenterne<br />

cyklisk med en hyppighed af 15 bel<strong>as</strong>tninger pr sek. “oven<br />

på” en b<strong>as</strong>isbel<strong>as</strong>tning svarende til 700 N. Sidstnævnte bel<strong>as</strong>tning,<br />

som <strong>for</strong>mentlig er lidt lavt sat, repræsenterer nemlig middelbel<strong>as</strong>tningen<br />

på lændehvirvelsøjlen i en stående stilling. Der blev<br />

anvendt bel<strong>as</strong>tningsamplituder, således at disse plus b<strong>as</strong>isbel<strong>as</strong>tningen<br />

svarede til <strong>for</strong>skellige procenter af den “ultimative kompressionskraft”<br />

(max).<br />

107


L = 60-70%, N = 11<br />

108<br />

L = 50-60%, N = 13<br />

Figur 5. Sandsynlighed <strong>for</strong><br />

brud ved <strong>for</strong>skellige bel<strong>as</strong>tninger<br />

og bel<strong>as</strong>tningsfrekvenser<br />

(Brinkmann et al.<br />

(5)).<br />

9<br />

Manuel transport<br />

63<br />

0<br />

L = 40-50%, N = 22<br />

91 91<br />

39<br />

0<br />

62<br />

L = 30-40%, N = 11<br />

100<br />

36<br />

85<br />

0 0<br />

L = 20-30%, N = 12<br />

92<br />

55 55<br />

0 0 0 0<br />

.<br />

10<br />

18 18<br />

.<br />

100<br />

.<br />

500<br />

.<br />

1000<br />

.<br />

5000<br />

Træthedsbrud i knoglesegmentet blev f<strong>as</strong>tlagt til den bel<strong>as</strong>tningscyklus,<br />

hvor distinkte <strong>for</strong>andringer i knoglesegmentde<strong>for</strong>mationen<br />

indtraf. Ved bel<strong>as</strong>tninger under 30% af max var der praktisk<br />

taget ingen træthedsbrud selv efter 5000 bel<strong>as</strong>tningsgentagelser.<br />

Ved en relativ bel<strong>as</strong>tning på 50-60% derimod vil sandsynligheden<br />

<strong>for</strong> træthedsbrud være 40% henholdsvis 92% efter 100 og<br />

5000 bel<strong>as</strong>tningsgentagelser. Sætter man en ultimativ kompressionskraft<br />

til 7000 N, og vi antager, at et løft på 40 kg introducerer<br />

en kompressionskraft i hvirvelsøjlen på 4000 N (se <strong>for</strong>an), vil den<br />

relative bel<strong>as</strong>tning på et knoglesegment i lænderyggen være 50-<br />

60%, hvilket betyder, at 40% af en gruppe vil få træthedsbrud i<br />

lænderyggen efter at have løftet 100 . 40 kg = 4000 kg under optimale<br />

betingelser. Ud fra et praktisk synspunkt er det perspektivrigt,<br />

at 100 løft udført med en frekvens på 15 løft i minuttet svarer<br />

til sammenlagt 6-7 minutters løftearbejde, hvorimod 5000 løft<br />

med samme løftefrekvens svarer til ca 5,5 timers løftearbejde.<br />

Hvis byrdevægten reduceres til 10 kg f 1750 N f 25% relativ<br />

bel<strong>as</strong>tning, vil der risikofrit kunne løftes op til 1000 gange (f ca 1<br />

time), og den samlede “tonnage” bliver således 10 . 1000 =<br />

10.000 kg. Når den slags eksempler præsenteres, er det vigtigt at<br />

68<br />

27<br />

8<br />

Antal bel<strong>as</strong>tninger<br />


etone, at mange individer faktisk har en ultimativ kompressionskraft,<br />

der er væsentlig lavere end 7000 N. <strong>Det</strong> bør også betænkes,<br />

at så hyppige løft kan være uacceptable ud fra andre kriterier, fx<br />

energetiske (se senere).<br />

Grænser <strong>for</strong> løft<br />

Manuel transport<br />

Da man ved, at en række <strong>for</strong>hold vedrørende manuel transport<br />

indebærer skaderisici <strong>for</strong> lænderyggen, er det ud fra et <strong>for</strong>ebyggende<br />

synspunkt betydningsfuldt, om sådanne potentielle skadevoldende<br />

faktorer kan reguleres. Til dette <strong>for</strong>mål kunne det være<br />

hensigtsmæssigt at etablere et sæt af grænseværdier <strong>for</strong> manuel<br />

håndtering af byrder. Før den slags iværksættes, må man gøre sig<br />

klart, om den nødvendige b<strong>as</strong>is af viden inden <strong>for</strong> feltet eksisterer,<br />

og at grænseværdiud<strong>for</strong>mningen skal være så enkel, at<br />

grænserne let kan administreres i dagligdagen. Enkelhed på dette<br />

område kan være vanskelig at opnå, <strong>for</strong>di påvirkningen ved en<br />

manuel transportproces (et løft fx) ud over byrdens vægt også er<br />

afhængig af en lang række <strong>for</strong>hold, hvoraf <strong>for</strong>flytningsvej, -niveau<br />

og -h<strong>as</strong>tighed er nogle. Man kan således ved opstilling af <strong>for</strong> enkle<br />

grænseværdier, fx en simpel vægtgrænse, der<strong>for</strong> let opnå det<br />

modsatte af, hvad man ønsker. En lille byrde kan godt frembyde<br />

en stor rygbel<strong>as</strong>tning, hvis den løftes langt fra kroppen. Ikke<br />

desto mindre har det tidligere været almindeligt at angive simple<br />

vægtgrænser. Fx anbefaler International Labour Office (ILO) en<br />

absolut øvre værdi på 55 kg <strong>for</strong> enkeltløft. I 60’erne offentliggjorde<br />

ILO tillige et dokument, der omfattede delvis arbitrært f<strong>as</strong>tsatte<br />

grænseværdier <strong>for</strong> enkeltløft specificeret <strong>for</strong> alder og køn.<br />

<strong>Det</strong> mest veldokumenterede arbejde på området har imidlertid<br />

USA’s arbejdsmiljøinstitut (NIOSH) taget initiativ til i 70’erne. Her<br />

har man på baggrund af epidemiologisk, biomekanisk, fysiologisk<br />

og psykofysisk viden, således som den kan udtrækkes af<br />

mere end 600 videnskabelige referencer, f<strong>as</strong>tsat kriterier og på<br />

baggrund heraf opstillet guidelines <strong>for</strong> symmetriske 2-hånds-løft.<br />

Her har man defineret de byrder, som anses sikkert (risikofrit) at<br />

kunne løftes over længere tid i <strong>for</strong>skellige afstande fra kroppen,<br />

med varierende løftehøjde og med <strong>for</strong>skellige løftefrekvenser.<br />

Her defineres dels en “action limit” (AL), op til hvilken løft anses<br />

at være acceptabelt <strong>for</strong> samtlige mænd og kvinder i den arbejdsføre<br />

befolkning, og dels en “maximum permissible limit” (MPL),<br />

som ikke må overskrides (11). I zonen mellem disse grænser er<br />

der behov <strong>for</strong> en nøjere granskning af de omstændigheder, hvorunder<br />

løftet <strong>for</strong>egår. Godt arbejde inden <strong>for</strong> dette område er i<br />

109


110<br />

Manuel transport<br />

gang, men langtfra færdigt. Der må til stadighed ske justeringer<br />

og modifikation af givne grænser og retningslinier i takt med, at<br />

vores viden på de biomekaniske og fysiologiske områder<br />

<strong>for</strong>øges.<br />

I det efterfølgende angives kriterier <strong>for</strong> de to grænser.<br />

MPL er defineret på baggrund af følgende fire kriterier:<br />

◆ Epidemiologisk er hyppigheden og alvorligheden af muskuloskeletale<br />

skader øget signifikant, når erhvervsarbejdet udføres<br />

over MPL.<br />

◆ Den biomekaniske kompressionskraft på nedre lænderyg kan<br />

af de fleste ikke tåles, når den overstiger 6500 N. <strong>Det</strong> <strong>for</strong>ekommer,<br />

når arbejdsvilkårene overstiger MPL.<br />

◆ Arbejdsstofskiftet overstiger 20 kJ · min -1 eller 1 lO2 · min -1 hos<br />

de fleste, der arbejder over MPL.<br />

◆ Kun 25% af mænd og mindre end 1% af kvinder har en<br />

muskelstyrke, der gør dem skikket til at arbejde over MPL.<br />

AL: Den store individuelle variation i de fysiologiske og biomekaniske<br />

kapaciteter nødvendiggør administrative tiltag, når arbejdsvilkårene<br />

overskrider AL, <strong>for</strong>di:<br />

◆ Hyppigheden og alvorligheden af muskulo-skeletale skader<br />

<strong>for</strong>øges moderat i grupper, der udsættes <strong>for</strong> løft ud over AL.<br />

En kompressionskraft på op til 3400 N kan tåles af de fleste<br />

unge, r<strong>as</strong>ke individer.<br />

◆ Arbejdsstofskiftet overskrider 15 kJ · min -1 eller 0,75 lO 2 · min -1<br />

<strong>for</strong> de fleste, der arbejder over AL.<br />

◆ Mere end 75% af kvinder og næsten alle mænd er i stand til at<br />

løfte de bel<strong>as</strong>tninger, der er f<strong>as</strong>tsat ved AL.<br />

På fig. 6 ses de tre områder MPL givet <strong>for</strong><br />

enkeltløft (dvs max 12 løft i timen) udført med to hænder fra<br />

gulv til bord (vertikal distance 15 cm til 75 cm) ved <strong>for</strong>skellige<br />

placeringer af hænderne på byrden. Eksempel: Fattes byrden 30<br />

cm <strong>for</strong>an fødderne, er AL ca 12 kg og MPL ca 45 kg.<br />

<strong>Det</strong> skal nævnes, at NIOSH guidelines er blevet modificeret til<br />

også at tage hensyn til gribbarhed af byrderne og til <strong>as</strong>ymmetriske<br />

løftebetingelser (12). For sådanne løft opereres der kun med<br />

én grænse: “recommended weight limit” (RWL). For uddybende<br />

læsning henvises til Ayoub og Mital (2). De oven<strong>for</strong> nævnte kriterier<br />

kan let kritiseres. Fx vil et arbejdsstofskifte på 15 kJ · min -1<br />

overskride, hvad der er <strong>for</strong>svarligt <strong>for</strong> flertallet af kvinder og<br />

mange midaldrende og ældre mænd, nemlig dem, hvis aerobe


Byrdevægt<br />

(N)<br />

▲<br />

1 kg ~ 9,8 N<br />

800<br />

600<br />

400<br />

200<br />

▲<br />

Administrative<br />

<strong>for</strong>anstaltninger<br />

nødvendige<br />

Acceptable<br />

løftevilkår<br />

▲<br />

▲<br />

"Kropsgrænse"<br />

0 . . . . .<br />

0 20 40 60 80<br />

Horisontal placering af byrden ved løftets begyndelse (cm)<br />

▲<br />

Horisontal (+)<br />

▲<br />

Manuel transport<br />

Funktionel<br />

max. rækkeafstand Maximum<br />

permissible<br />

limit (MPL)<br />

Action limit (AL)<br />

kapacitet er lavere end 2,1 lO 2 · min -1 svarende til 42 kJ · min -1 .<br />

<strong>Det</strong> b<strong>as</strong>eres på omfattende studier, der viser, at man ved langvarigt<br />

arbejde ikke bør bel<strong>as</strong>te sit energifrigørende system med<br />

mere end ca 35% af den maksimale kapacitet, hvis overbel<strong>as</strong>tning<br />

skal undgås.<br />

Inden <strong>for</strong> De europæiske Fællesskaber, herunder i Danmark,<br />

har man yderligere bearbejdet grænseværdiproblematikken. Her<br />

har man til dels med udgangspunkt i NIOSH guidelines defineret<br />

øvre grænser <strong>for</strong> yngre individer, der udfører symmetriske -<br />

2-hånds - enkeltløft (højst 1 løft hvert andet minut) under optimale<br />

omstændigheder på 40-55 kg. Den grænse kan så reduceres,<br />

såfremt løftet ikke <strong>for</strong>egår under optimale omstændigheder.<br />

Blandt disse er rækkeafstanden til byrden den vigtigste. Disse<br />

grænseværdier blev lanceret i Danmark af Arbejdstilsynet i 1987,<br />

idet man her f<strong>as</strong>tsatte 50 kg som øverste grænse. I øvrigt visualiseredes<br />

grænseværdierne på udmærket måde som vist i fig. 7 (1).<br />

På denne baggrund er det værd at være opmærksom på, at<br />

▲<br />

Lateral (+)<br />

▲<br />

▲<br />

Nulpunkt <strong>for</strong> H<br />

H<br />

▲<br />

▲<br />

▲ ▲<br />

111<br />

Figur 6. “Action limit” og<br />

“maximum permissible<br />

limit” <strong>for</strong> manuelle løft af<br />

byrder i <strong>for</strong>skellige horisontale<br />

afstande fra kroppen. I<br />

det aktuelle tilfælde <strong>for</strong>udsættes<br />

det, at byrden løftes<br />

fra gulvet (gribehøjde 15<br />

cm fra gulvet) til knæhøjde<br />

(60 cm fra gulvet) med en<br />

frekvens af højst et løft pr<br />

minut (NIOSH (11)).


112<br />

Figur 7. Figur til vurdering<br />

af kritiske byrdevægte i<br />

relation til rækkeafstanden<br />

(<strong>for</strong> enkeltløft af små kompakte<br />

byrder).<br />

Rødt område: Løft over de<br />

angivne grænser anses <strong>for</strong><br />

sundhedsskadeligt.<br />

Gult område: Løftet skal<br />

vurderes ud fra samtlige<br />

bel<strong>as</strong>tende faktorer.<br />

Grønt område: Byrdevægt<br />

og rækkeafstand er acceptabel,<br />

såfremt de øvrige<br />

bel<strong>as</strong>tningsfaktorer også er<br />

det.<br />

Manuel transport<br />

Tæt ved krop<br />

ca 15-20 cm<br />

Underarms afstand<br />

ca 30 cm<br />

Gult<br />

“den mindste europæiske fællesnævner” på området er udtrykt i<br />

De europæiske Fællesskabers (1991) vedtagne minimums-direktiv.<br />

<strong>Det</strong>te dokument er fuldt af gode hensigter, som dog også<br />

p<strong>as</strong>sende er ukonkrete. Uacceptable byrder karakteriseres heri<br />

som følger:<br />

Manuel håndtering af byrder repræsenterer en risiko specielt<br />

<strong>for</strong> rygskader, hvis byrden er:<br />

◆ <strong>for</strong> tung eller <strong>for</strong> stor<br />

◆ vanskelig at gribe fat i og uhåndterlig<br />

◆ ustabil<br />

3/4 arms afstand<br />

ca 45 cm<br />

50 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

Rødt<br />

30 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

15 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

11 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

7 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />

Grønt<br />

3 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


◆ anbragt så det <strong>for</strong>udsætter bøjet og roteret stilling af kroppen<br />

at få den løftet<br />

◆ hvis dens indhold eller konsistensen heraf kan beskadige<br />

individet.<br />

Man må håbe, at de enkelte medlemslande, ligesom fx Danmark,<br />

følger minimumsdirektivet op med mere håndf<strong>as</strong>te retningslinier.<br />

Arbejdsteknik<br />

Manuel transport<br />

På de <strong>for</strong>egående sider har vi brugt udtryk som hensigtsmæssig<br />

eller optimal arbejdsteknik - hvad går det ud på? <strong>Det</strong> vil blive<br />

eksemplificeret ved nogle krav til en god løfteteknik, som er<br />

begrundet i biomekaniske overvejelser og modeller, arbejdsfysiologiske<br />

<strong>for</strong>søg samt almindelig sund <strong>for</strong>nuft:<br />

1. Vurdér byrdens vægt.<br />

2. Løft først, når du har godt greb i byrden og et sikkert fodfæste.<br />

3. Løft tæt ved kroppen med vægten ligeligt <strong>for</strong>delt i begge<br />

hænder.<br />

4. Hold ryggen så rank og opret som muligt.<br />

5. Løft ikke under knæhøjde eller over skulderhøjde.<br />

6. Løft i roligt tempo.<br />

7. Brug tekniske hjælpemidler.<br />

8. Vær flere om at løfte, når byrden er tung.<br />

Punkt 1. og 2. er vigtige <strong>for</strong> at indsætte og anvende netop den<br />

muskelkraft, der er nødvendig, også <strong>for</strong> at undgå skadevoldende<br />

fejlbel<strong>as</strong>tninger.<br />

Punkt 3., 4., og 5. har alle til <strong>for</strong>mål at mindske tyngdekraftens<br />

momentarm(e) og dermed kompressionskraften på hvirvelsøjlen.<br />

Punkt 6. er begrundet med, at store h<strong>as</strong>tigheds<strong>for</strong>andringer<br />

betyder store accelerationer og dermed store kraftpåvirkninger (jf<br />

Newtons 2. lov F = m · a (se kapitel 3)).<br />

Disse krav og principper kan udmøntes i <strong>for</strong>skellige arbejdsteknikker,<br />

som hver især har flere indlæringsmetoder, som der imidlertid<br />

ikke er mulighed <strong>for</strong> at komme ind på i denne sammenhæng.<br />

<strong>Det</strong> er mærkværdigt, at skønt arbejdstekniske programmer<br />

har været gennemført i mange år og på mange niveauer, er der<br />

<strong>for</strong>bløffende få gode studier, der viser disse programmers virkning.<br />

Afslutningsvis bør man gøre sig klart, at hverken de mest opda-<br />

113


114<br />

Manuel transport<br />

terede grænseværdier eller anvendelsen af de mest hensigtsmæssige<br />

og optimale arbejdsteknikker vil kunne fjerne arbejdsrelateret<br />

lænderygbesvær fuldstændigt, men er <strong>for</strong>mentlig nogle vigtige<br />

<strong>for</strong>udsætninger her<strong>for</strong>. Andre handler om at være i god fysisk<br />

<strong>for</strong>m og atter andre om arbejdsgivernes ansvar <strong>for</strong> at organisere<br />

arbejdet, så det er præget af variation og indhold.<br />

Litteratur<br />

1. Arbejdstilsynet. Vurdering af løft. At-meddelelser 1994; 4.05.2.<br />

2. Ayoub MM, Mital A. Manual materials handling. London,<br />

New York Philadelphia: Taylor & Francis, 1989.<br />

3. Bogduk M, Twomey LT. Clinical anatomy of the lumbar<br />

spine. Churchill & Livingstone, 1987.<br />

4. Bojsen-Møller F, Andre<strong>as</strong>en E. Bevægeapparatet, Anatomi 1.<br />

København: Gyldendal (9. udgave), 1993.<br />

5. Brinkmann P, Biggemann M, Hilweg D. Fatigue fracture <strong>for</strong><br />

human lumbar vertebrae. Clinical Biomechanics 1988;<br />

(suppl).<br />

6. Chaffin DB, Park KS. A longitudinal study of low-back pain<br />

<strong>as</strong> <strong>as</strong>sociated with occupational weight lifting factors. Am Ind<br />

Hyg Assoc J 1973;32:513-525.<br />

7. Jørgensen K, Nicolaisen T, Kato M. Muscle fiber distribution,<br />

capillary density, and enzymatic activities in the lumbar paravertebral<br />

muscles of young men. Significance <strong>for</strong> isometric<br />

endurance. Spine 1993;11:1439-1450.<br />

8. Kilbom Å, Horst D, Kemmlert K, Richter A. Observationsmetoden<br />

för registrering av bel<strong>as</strong>tningar på rörelsesapparaten<br />

- en litteraturstudie. Arbete och Hälsa 1986;21:1-91.<br />

9. Kilbom Å, Jørgensen K, Fallentin N. Bel<strong>as</strong>tningsregistrering i<br />

yrkesarbete - en jämförelse mellan observationsmetoder,<br />

fysiologiska mätningar och subjektiv skattning. Arbete och<br />

Hälsa 1989;38:1-56.<br />

10. Kuorinka I, Jonsson B, Jørgensen K, et al. Arbetsrelaterade<br />

sjukdomar i rörelseorganen - förekomst, orsaker och förebyggende.<br />

En kundskaps- och problemöversikt. Copenhagen:<br />

Nordisk Ministerraad, 1990.<br />

11. NIOSH. Work practices guide <strong>for</strong> manual lifting. NIOSH<br />

Technical report. Cincinnati: NIOSH, 1981.<br />

12. NIOSH. Scientific support documentation <strong>for</strong> the revised 1991<br />

NIOSH lifting equation: Technical contract reports.<br />

Springfield: U.S. Department of commerce. National Technical<br />

In<strong>for</strong>mation Service, 1991.


Manuel transport<br />

13. Nordin M. Methods <strong>for</strong> studying work load with special<br />

reference to the lumbar spine. Disputats. Göteborg: Sahlgren<br />

Hospital, University of Göteborg, Sverige, 1982.<br />

14. Pedersen MB, Christensen H, Søgaard K. Træk og skub af<br />

2- og 4-hjulede vogne. AMI-rapport 1992;38:1-28.<br />

115


KAPITEL 5<br />

Tungt fysisk<br />

arbejde<br />

Nils Fallentin


118<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

De fysiske bel<strong>as</strong>tnings- eller påvirkningsfaktorer, som i dag anses<br />

<strong>for</strong> at være tættest <strong>for</strong>bundet med nedslidning og udstødning fra<br />

arbejdsmarkedet, er:<br />

◆ Tungt fysisk arbejde,<br />

◆ Arbejde med tunge løft,<br />

◆ Arbejde med statiske bel<strong>as</strong>tninger og<br />

◆ Arbejde med ensidigt gentagne bevægelser.<br />

Tungt fysisk arbejde karakteriseres ved arbejdsopgaver, som<br />

engagerer store muskelgrupper (helkropsarbejde), bel<strong>as</strong>ter energiomsætningen<br />

og stiller krav om høj iltoptagelse. Fra tidligere<br />

tiders dominerende rolle inden <strong>for</strong> de primære erhverv som landbrug,<br />

fiskeri og ikke-mekaniseret industri har det tunge fysiske<br />

arbejde skiftet profil og karakter igennem de seneste ti-år. I dag<br />

findes fysisk krævende arbejdsopgaver i store dele af servicesektoren,<br />

repræsenteret i job inden <strong>for</strong> fx rengørings- og renovationsarbejde,<br />

sygehus- og plejeområdet, restaurations- og hotelvirksomhed<br />

etc. Denne delvise omlægning eller <strong>for</strong>skydning har<br />

resulteret i en fejlagtig opfattelse af det fysisk tunge arbejde som<br />

en bel<strong>as</strong>tningsfaktor i arbejdsmiljøet under h<strong>as</strong>tig afvikling.<br />

Arbejde eller job med høje fysiske krav udgør imidlertid en<br />

betragtelig del af dagens arbejdsmarked, og en lang række faktorer<br />

antyder, at arbejdsmiljømæssige problemer i denne <strong>for</strong>bindelse<br />

tenderer mod at øges snarere end mindskes i de kommende<br />

år.<br />

Kvantitativt angives de fysisk tunge job i Sverige at udgøre ca<br />

halvdelen af samtlige 4,2 mio job (1); et billede, som sandsynligvis<br />

afspejler situationen i Danmark. Medvirkende til de høje cifre<br />

er ud over <strong>for</strong>skydningen af det tunge arbejde til de personalemæssigt<br />

“store” erhverv i servicesektoren en overr<strong>as</strong>kende lang-


Tungt fysisk arbejde<br />

som udvikling i automatiseringsgraden inden <strong>for</strong> industrien. Forventningerne<br />

om en snarlig “robotisering” af de industrielle<br />

erhverv har vist sig urealistiske, og alt tyder på, at menneskelig<br />

arbejdskraft med deraf følgende krav om fysiske ressourcer <strong>for</strong>tsat<br />

vil eksistere også inden <strong>for</strong> de traditionelt tunge erhverv.<br />

Problemerne omkring det fysisk tunge arbejde <strong>for</strong>stærkes samtidig<br />

af <strong>for</strong>ventede demografiske ændringer i befolkningens alderssammensætning<br />

og de deraf følgende radikale <strong>for</strong>andringer i hele<br />

arbejdsmarkedsstrukturen. I 1988 udgjorde de 45-65-årige 29,3%<br />

af den samlede arbejdsstyrke i Danmark. <strong>Det</strong>te tal <strong>for</strong>ventes i år<br />

2000 at være steget til 37,4%, og frem mod år 2025 <strong>for</strong>ventes en<br />

yderligere stigning, således at de 45-65-årige i 2025 vil udgøre<br />

42,6% af den samlede arbejdsstyrke. Samtidig ses en tendentiel<br />

stigning i antallet af førtidspensioneringer (early retirement). Allerede<br />

i dag er kun 34% af aldersgruppen 60-66 år erhvervsaktive<br />

trods en “normal” eller <strong>for</strong>ventet pensionsalder på 67 år.<br />

Den kombinerede effekt af en stadig ældre arbejdsstyrke og en<br />

samtidig tendens til tidlig pensionering vil frem mod årtusindskiftet<br />

manifestere sig som voksende problemer med at f<strong>as</strong>tholde en<br />

tilstrækkelig arbejdskraft. Forudsætningen <strong>for</strong> at løse problemet,<br />

dvs sikre at en høj procentdel af de ældre <strong>for</strong>tsætter med at arbejde<br />

frem til pensionsalderen, er, at fremtidens arbejds<strong>for</strong>hold og<br />

arbejdspladser tilp<strong>as</strong>ses de ældre.<br />

Et nøglepunkt er her spørgsmålet om det fysisk tunge arbejde.<br />

Med alder og ændrede livsvaner følger et betragteligt fald i den<br />

enkeltes fysiske kapacitet eller præstationsevne, og uændrede evt<br />

stigende jobkrav medfører et arbejdsmiljø præget af en fysisk<br />

bel<strong>as</strong>tning, som ofte er på kanten af eller over det acceptable.<br />

Nedslidning og sygdom på grund af tungt fysisk arbejde er allerede<br />

i dag en hovedårsag til <strong>for</strong> tidlig pensionering, og de <strong>for</strong>ventede<br />

fremtidige ændringer i arbejdsmarkedsstrukturen berettiger<br />

brugen af betegnelsen “fremtidens arbejdsmiljøproblem” om det<br />

fysisk tunge arbejde.<br />

Fysiologisk profil<br />

(kredsløbs- og respirationstilp<strong>as</strong>ning)<br />

Overgang fra hvile til muskelarbejde med store muskelgrupper er<br />

ledsaget af en stærk stigning i energiomsætning eller energistofskifte.<br />

Den såkaldte hvileenergiomsætning (standardstofskiftet) vil<br />

ved maksimalt arbejde være <strong>for</strong>øget 10-15 gange <strong>for</strong> utrænede og<br />

20-30 gange <strong>for</strong> trænede.<br />

119


120<br />

Figur 1. Balancen mellem<br />

tilførsel af og krav til energi<br />

under muskelarbejde.<br />

Bemærk, at energitilførselsh<strong>as</strong>tigheden<br />

varierer <strong>for</strong> de<br />

<strong>for</strong>skellige substrater og er<br />

langsommere, des større<br />

reserverne er. PC = Phosphocreatin.<br />

(Efter Jones<br />

and Round (9)).<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Oxidation af kulhydrater<br />

Udnyttelse af energi<br />

ATP ATP<br />

ATP<br />

ATP & PC<br />

Glykolyse Oxidation af fede syrer<br />

I fig. 1 er angivet de centrale energigivende processer under<br />

muskelarbejde. Ud over de øjeblikkelige energiressourcer i <strong>for</strong>m<br />

af musklernes indhold af høj-energi-fosfater (ATP og PC) kan den<br />

nødvendige energifrigørelse ske enten ved 1. Forbrænding/oxidation<br />

under <strong>for</strong>brug af ilt (aerob energiomsætning) eller 2. Anaerob<br />

(dvs uden ilt) nedbrydning af glykogen med laktatdannelse<br />

til følge (glykolyse). Forholdet mellem karrenes størrelse og taphanernes<br />

diameter i figuren illustrerer et centralt dilemma i musklernes<br />

energiomsætning. Glykolysen og høj-energi-fosfater kan<br />

tilføre energi med meget høj h<strong>as</strong>tighed (= stor diameter i hanerne),<br />

men størrelsen af reserverne er stærkt begrænsede. Mængderne<br />

af kulhydrat - og specielt fedt - til rådighed <strong>for</strong> oxidativ<br />

energifrigørelse er til gengæld store, men den h<strong>as</strong>tighed, hvormed<br />

energien kan tilføres, væsentligt mindre. Et talmæssigt skøn over<br />

de <strong>for</strong>skellige energilagres størrelse, deres estimerede “varighed”,<br />

hvis de var eneste energikilde ved et nær-maksimalt arbejde, og<br />

deres relative energifrigørelsesh<strong>as</strong>tighed præsenteres i tab. 1.<br />

Som det fremgår, er den anaerobe energifrigørelse i stand til at<br />

sikre energitilførslen under et nær-maksimalt arbejde i ca 80 sek.<br />

<strong>Det</strong> er således åbenbart, at ved fysisk tungt arbejde i en ergonomisk/erhvervsmæssig<br />

sammenhæng er den aerobe/oxidative<br />

energiomsætning af afgørende betydning, og organismens ilt<strong>for</strong>brug<br />

eller iltoptagelse er den relevante målestørrelse <strong>for</strong> energikrav<br />

eller energetisk bel<strong>as</strong>tning. (Se afsnit om målemetoder).<br />

Eftersom det centrale og perifere kredsløb samt respirationen<br />

tilp<strong>as</strong>ses de arbejdende musklers behov <strong>for</strong> tilførsel af ilt og<br />

næringsstoffer (og bortfjernelse af bl.a. “affaldsstoffer” og varme),<br />

bliver kredsløbs/respirationsændringer parallelle indikatorer <strong>for</strong><br />

energiomsætningens størrelse. Et væsentligt arbejdsmiljøproblem<br />

er direkte afledt heraf: Tungt fysisk arbejde i luft<strong>for</strong>urenede omgivelser<br />

vil på grund af den øgede lungeventilation og den <strong>for</strong>øgede<br />

(og om<strong>for</strong>delte) blodgennemstrømning af vævene påvirke


organismens optag af luftbårne kemikalier. I en aktuel dansk<br />

undersøgelse af arbejdsmiljøet ved svineavl er eksempelvis påvist<br />

en <strong>for</strong>øgelse af lungeventilationen fra en hvileventilation på<br />

ca 7 l . min -1 til en gennemsnitsværdi på 25 l . min -1 under arbejde<br />

i staldene (17). Pt <strong>for</strong>egår der<strong>for</strong> et stort arbejde omkring<br />

udvikling af såkaldte “fysiologisk b<strong>as</strong>erede farmakokinetiske<br />

modeller” til vurdering af den reelle eller biologiske eksponering<br />

under sådanne omstændigheder.<br />

Den absolutte størrelse af energireserverne <strong>for</strong> aerob energiomsætning,<br />

som fremgår af tab. 1, skal bemærkes, <strong>for</strong>di deres kvantitative<br />

omfang illustrerer, at energitilførsel (tilførsel af næringsstoffer)<br />

normalt ikke er et arbejdsmiljømæssigt problem ved fysisk<br />

tungt arbejde i vores del af verden. I ikke-industrialiserede lande<br />

er situationen en anden, og her vil et lavt fødevareindtag i <strong>for</strong>bindelse<br />

med et højt energi<strong>for</strong>brug på grund af fysisk tungt arbejde<br />

være en reel arbejdsbegrænsende faktor.<br />

I en moderne europæisk sammenhæng er begrænsningerne<br />

derimod knyttet til arbejdets aktuelle krav om aerob energifrigørelse,<br />

som i visse tilfælde overstiger et kritisk niveau i <strong>for</strong>hold<br />

til den enkeltes maksimale kapacitet.<br />

Vurdering af arbejdskrav<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Energikilde Kropslagre Tid ved 80% max FrigørelseskJ<br />

(min) h<strong>as</strong>tighed<br />

Muskel ATP, PC<br />

og glykolyse 80 1 1,0<br />

Oxidation af<br />

blodglukose 320 4 0,5<br />

Oxidation af<br />

leverglykogen 1.500 18 0,5<br />

Oxidation af<br />

muskelglykogen 6.000 70 0,5<br />

Oxidation af<br />

fedt 33.700 4.018 0,25<br />

Forholdet mellem iltoptagelse og energifrigørelse beregnes ud fra<br />

den såkaldte energetiske koeffient, som angiver energifrigørelsen<br />

i kJ ved <strong>for</strong>brug af 1 l ilt. I praksis benyttes en energetisk koefficient<br />

på 20 kJ. På grund af den direkte proportionalitet mellem iltoptagelse<br />

og energifrigørelse ved moderat arbejde er der som<br />

oftest ingen <strong>for</strong>del ved at omregne iltoptagelse til energimål, og<br />

121<br />

Tabel 1. Energikilder ved<br />

muskelarbejde. Værdier <strong>for</strong><br />

energilagrenes totale<br />

størrelse i kJ (“kropslagre”),<br />

estimeret varighed som<br />

eneste energikilde ved 80%<br />

V . O 2max og relativ energifrigørelsesh<strong>as</strong>tighed.<br />

(Efter<br />

Jones and Round (9)).


122<br />

Figur 2. Iltoptagelse i relation<br />

til arbejdsintensitet.<br />

Bemærk, at iltoptagelsen til<br />

højre angives relativt (% af<br />

maksimal iltoptagelsesevne)<br />

og til venstre i absolutte<br />

tal (l·min -1 ). (Efter Saltin<br />

(14)).<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

energikravene eller arbejdstyngden ved et givet arbejde udtrykkes<br />

normalt som ilt<strong>for</strong>brug i l . min -1 .<br />

Den præcise sammenhæng mellem iltoptagelse og arbejdsintensitet<br />

- vist i fig. 2 - er baggrunden <strong>for</strong>, at individets maksimale iltoptagelsesevne<br />

“V . O 2 max” (se figuren) inden <strong>for</strong> det tunge fysiske<br />

arbejde anvendes synonymt med begrebet “fysisk arbejdskapacitet”.<br />

At maksimal iltoptagelsesevne også i praksis er tæt korreleret<br />

med fysisk arbejdskapacitet fremgår af fig. 3. Figurdata er hentet<br />

fra det svenske skovbrug og viser, hvorledes arbejdsevne/præstation<br />

(vurderet ud fra produktivitet/akkordb<strong>as</strong>eret indtjening) i<br />

denne type arbejde reduceres i takt med en faldende maksimal<br />

iltoptagelsesevne hos ældre skovarbejdere (10).<br />

Systematiseres de estimerede krav til iltoptagelse i <strong>for</strong>skellige<br />

erhverv/job, kan en egentlig kl<strong>as</strong>sificering/inddeling efter<br />

arbejdstyngde <strong>for</strong>etages som vist i tab. 2.<br />

<strong>Det</strong> skal præciseres, at modellens kategorisering ud fra<br />

arbejdstyngde - fx “moderat arbejde” med en iltoptagelse på 0,5-<br />

3,0 ·<br />

·<br />

2,0 ·<br />

·<br />

1,0 ·<br />

Iltoptagelse<br />

( l · min ( % )<br />

-1 Iltoptagelse<br />

)<br />

▲ ▲<br />

·<br />

Hvile<br />

· ·<br />

0<br />

· ·<br />

100<br />

Arbejdsintensitet (watt)<br />

Maksimal iltoptagelse<br />

· ·<br />

200<br />

· 100<br />

·<br />

·<br />

·<br />

300<br />

·<br />

75<br />

50<br />

20


Iltoptagelse<br />

(l · min-1) ▲<br />

3,0. 100<br />

.<br />

2,0.<br />

Relativ indtjening<br />

pr dag<br />

(produktivitet)<br />

▲<br />

90<br />

80<br />

70<br />

60<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 år<br />

Alder<br />

1,0 l . min -1 - er en enkel angivelse af arbejdets absolutte krav til<br />

iltoptagelse og ikke en beskrivelse af bel<strong>as</strong>tningen på det enkelte<br />

individ. For en person med en begrænset maksimal iltoptagelsesevne<br />

vil selv et “moderat” arbejdskrav om en iltoptagelse på<br />

1,0 l . min -1 kunne medføre en uacceptabel bel<strong>as</strong>tning (se nærmere<br />

afsnittet “Arbejdskrav/individuel kapacitet”).<br />

Et første og afgørende skridt <strong>for</strong> at kunne vurdere arbejdskrav/arbejdstyngde<br />

som en evt risikofaktor er imidlertid, at arbejdets<br />

krav til iltoptagelse eller energiomsætning kan beskrives<br />

(måles) med en større detaljeringsgrad, end skemaet i tab. 2 giver<br />

mulighed <strong>for</strong>.<br />

Kl<strong>as</strong>sificering Iltoptagelse Pulsfrekvens Cykel- Erhverv<br />

(l · min -1 ) unge ergometer<br />

(slag · min -1 ) (W)<br />

▲<br />

123<br />

Figur 3. Forholdet mellem<br />

iltoptagelse (l·min -1 ), relativ<br />

indtjening (produktivitet)<br />

og alder hos svenske skovarbejdere.<br />

(Efter Kilander<br />

(10)).<br />

Tabel 2. Kl<strong>as</strong>sificering af<br />

erhverv/job ud fra estimerede<br />

krav til iltoptagelse. I<br />

tabellen er angivet samhørende<br />

værdier <strong>for</strong> puls<br />

og arbejdsintensitet ved<br />

arbejde på ergometercykel.<br />

(Efter Åstrand (1), se tekst<br />

<strong>for</strong> nærmere detaljer).<br />

Ekstremt >1,75 >150 >125 Spidsbel<strong>as</strong>tninger inden <strong>for</strong> fiskeri, havnetungt<br />

arbejde arbejde, skovbrug, brandvæsen<br />

Tungt arbejde 1,5-1,75 130-150 100-125 Spidsbel<strong>as</strong>tninger inden <strong>for</strong> manuel transport,<br />

jern- og stålindustri, landbrug, byggeri<br />

Moderat 1,0-1,5 100-130 50-100 Tungt hospitalsarbejde, servering og rentungt<br />

arbejde gøring (hotel og restaurant), traktorkørsel<br />

(skovbrug)<br />

Let arbejde 0,75-1,0 80-100 40-50 Husligt arbejde, let industri, laboratoriear-<br />

bejde, let hospitalsarbejde, butiksarbejde<br />

Meget let 0,5- 0,75 70- 80 20-40 Kontorarbejde, bilkørsel<br />

arbejde<br />

< 0,5 < 70 < 20 Siddende arbejde (læse, skrive)


124<br />

Figur 4. Eksempel på kontinuerlig<br />

registrering af hjertefrekvens<br />

(puls) under<br />

erhvervsarbejde (udbringning<br />

af g<strong>as</strong>fl<strong>as</strong>ker). I underste<br />

panel er den gennemsnitlige<br />

arbejdspuls “oversat”<br />

til iltoptagelse ud fra<br />

den individafhængige relation<br />

mellem puls og iltoptagelse,<br />

såkaldt biologisk<br />

kalibrering. (Efter Kilbom<br />

(11)).<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Målemetoder til vurdering af arbejdskrav<br />

Arbejdets energikrav (dvs iltoptagelsen ved et givet arbejde) kan<br />

måles direkte ved at analysere iltindholdet i udåndingsluften,<br />

hvorefter ilt<strong>for</strong>bruget bestemmes som differencen mellem iltindhold<br />

i indåndings- og udåndingsluften. Udåndingsluften opsamles<br />

traditionelt i såkaldte dougl<strong>as</strong>sække - monteret på personen<br />

under arbejde - <strong>for</strong> senere analyse. Nyere teknik har dog muliggjort<br />

en kontinuerlig analyse af udåndingsluften og bestemmelse<br />

af iltoptagelsen pr åndedrag (breath by breath). Apparaturet er let<br />

bærbart, og måleresultater kan overføres telemetrisk. Metoden,<br />

som oprindeligt er udviklet til idrætsmedicinsk <strong>for</strong>skning, <strong>for</strong>ventes<br />

at vinde gradvis indp<strong>as</strong> inden <strong>for</strong> ergonomiske arbejdspladsundersøgelser.<br />

Indirekte kan arbejdets energikrav estimeres ud fra måling af<br />

arbejdsbetingede ændringer i hjertefrekvens (puls) og lungeventilation.<br />

Som nævnt tilp<strong>as</strong>ses kredsløb og respiration de arbejdende<br />

musklers behov <strong>for</strong> øget ilt, og stigningen i henholdsvis puls og<br />

ventilation bliver således et udtryk <strong>for</strong> de voksende energikrav.<br />

Pulsen (hjertefrekvensen) øges lineært med iltoptagelsen under<br />

dynamisk arbejde. Registreres pulsen under erhvervsarbejde, kan<br />

pulsniveauet efterfølgende “oversættes” til iltoptagelse ud fra en<br />

150 ·<br />

125 ·<br />

107·<br />

100 ·<br />

150 ·<br />

125 ·<br />

107·<br />

100 ·<br />

Pulsfrekvens<br />

(slag · min -1)<br />

▲<br />

Pulsfrekvens<br />

(slag · min -1)<br />

▲<br />

.<br />

1,0<br />

.<br />

60<br />

.<br />

1,35<br />

.<br />

2,0<br />

.<br />

120<br />

.<br />

3,0<br />

Gennemsnitlig<br />

pulsfrekvens<br />

▲<br />

.<br />

180<br />

Tid (min)<br />

▲<br />

Iltoptagelse (l · min -1)<br />


såkaldt biologisk kalibrering, hvor den individ-afhængige relation<br />

mellem puls og iltoptagelse f<strong>as</strong>tlægges og benyttes (se fig. 4).<br />

En afgørende begrænsning er dog, at arbejdspulsen influeres af<br />

en lang række andre variabler end iltoptagelse.<br />

Psykisk stress, varmebel<strong>as</strong>tning og statisk muskelarbejde vil<br />

således øge pulsfrekvensen og <strong>for</strong>skyde den “normale” lineære<br />

sammenhæng mellem puls og iltoptagelse (fig. 5).<br />

Arbejdspulsen er der<strong>for</strong> et “integreret” eller uspecifikt bel<strong>as</strong>tningsmål,<br />

som afspejler en lang række fysiske og psykiske faktorer<br />

i arbejdsmiljøet, hvilket vanskeliggør tolkningen af måleresultater.<br />

Til gengæld kan en samtidig registrering af arbejdspuls og<br />

iltoptagelse være interessant, idet en <strong>for</strong>højet puls/V . O 2-ratio i visse<br />

arbejdsmomenter (se fig. 6) kan “afsløre” arbejdsprocesser<br />

præget af fx statisk muskelarbejde eller stress.<br />

Pulsfrekvens<br />

.<br />

HR/ VO2 ▲<br />

110 ·<br />

90 ·<br />

80 ·<br />

Udtrækning<br />

af jern<br />

Arbejde i varme<br />

omgivelser<br />

Jernbinding<br />

Statisk<br />

muskelarbejde<br />

Manuel<br />

<strong>for</strong>skalling<br />

Dynamisk<br />

arbejde med<br />

små<br />

muskelgrupper<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Dynamisk<br />

arbejde med<br />

store<br />

muskelgrupper<br />

Energi<strong>for</strong>brug (iltoptagelse)<br />

Jordarbejde<br />

125<br />

Figur 5. Skematisk fremstilling<br />

af en <strong>for</strong>højet<br />

puls/∨ . O 2-ratio under <strong>for</strong>hold<br />

med stresspåvirkning<br />

(varme, statisk muskelarbejde<br />

etc). (Efter Grandjean<br />

(5)).<br />

Figur 6. Puls/iltoptagelsesratio<br />

under fire almindeligt<br />

<strong>for</strong>ekommende arbejdsopgaver<br />

i byggeindustrien.<br />

Alle arbejdsopgaver er<br />

udført i enten normalt (lyse<br />

søjler) eller <strong>for</strong>ceret (mørke<br />

søjler) arbejdstempo.<br />

Bemærk den <strong>for</strong>højede<br />

HR/∨ . O 2-ratio under to<br />

arbejdsopgaver - jernbinding<br />

og <strong>for</strong>skalling - præget<br />

af statisk muskelarbejde.<br />

(Efter Kilbom et al. (12)).


126<br />

Tabel 3. Eksempel på<br />

anvendelse af Edholm-skalaen.<br />

To aktivitesniveauer:<br />

Niveau 3 (energikrav 7 kJ ·<br />

min -1 ) og 4 (energikrav 14<br />

kJ . min -1 ) er registreret.<br />

Niveau 3 i 123 min og<br />

niveau 4 i 47 min, hvilket<br />

resulterer i en samlet energiomsætning<br />

på 1519 kJ i<br />

løbet af registreringstidens<br />

170 min og en gennemsnitlig<br />

energiomsætning på 9<br />

kJ . min -1 .<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Lungeventilationen under arbejde kan relativt enkelt måles med<br />

et bærbart måleinstrument (Wright respirometer) og vil ved relativt<br />

lave arbejdsintensiteter (iltoptagelse < 2,0 l · min -1 ) give et<br />

acceptabelt estimat af energiomsætningen under dynamisk helkropsarbejde.<br />

Ved højere arbejdsintensiteter <strong>for</strong>øges lungeventilationen<br />

ud af proportion med iltoptagelsen (hyperventilation), og<br />

metoden bliver uanvendelig.<br />

En alternativ, enkel metode til indirekte bestemmelse af energikrav/energiomsætning<br />

er den såkaldte Edholm-skala (4). Metoden<br />

er b<strong>as</strong>eret på observation eller selvrapportering af arbejdsopgaver.<br />

Der opereres med syv aktivitetsniveauer fra “ligge sovende”<br />

til “muskelarbejde med høj intensitet”, og hvert niveau er tillagt<br />

en estimeret energiomsætning udtrykt som et mutiplum af<br />

hvile-energiomsætningen. “Muskelarbejde med lav intensitet”<br />

(niveau 5) repræsenterer en energiomsætning på 5 gange hvileværdien<br />

og omfatter eksempelvis arbejdsopgaver som “renholdelse<br />

og klargøring af m<strong>as</strong>kine” på et stålværk. Registreres aktivitetsniveauerne<br />

over en arbejdsdag - og vægtes tidsmæssigt - bliver<br />

resultatet en <strong>for</strong>ventet gennemsnitlig energiomsætning (se tab. 3).<br />

Trods sin enkelhed - og ud fra en “cost-benefit” betragtning - er<br />

metoden et godt supplement.<br />

(kJ/min)<br />

1. Ligge sovende 5 x – =<br />

2. Ligge vågen 6 x – =<br />

3. Sidde uden specielle bevægelser 7 x 123 = 861<br />

4. Stå med lille muskelaktivitet 14 x 47 = 658<br />

5. Muskelarbejde med lav intensitet 24 x – =<br />

6. Muskelarbejde med begrænset intensitet 38 x – =<br />

7. Muskelarbejde med høj intensitet 47 x – =<br />

SUM 170 (A) 1519 (B) 9 kJ/min<br />

Arbejdskrav/individuel kapacitet<br />

1519 (B)<br />

=<br />

170 (A)<br />

Som tidligere anført giver arbejdskravene eller den absolutte<br />

arbejdstyngde kun i begrænset omfang en indikation af bel<strong>as</strong>tningen<br />

på det enkelte individ. En præcis f<strong>as</strong>tlæggelse af individuelle


el<strong>as</strong>tningsmål - med deraf følgende mulighed <strong>for</strong> at vurdere en<br />

evt sundhedsskadelig effekt - <strong>for</strong>udsætter en hensyntagen til individets<br />

kapacitet.<br />

Den relative bel<strong>as</strong>tning, <strong>for</strong>stået som <strong>for</strong>holdet mellem arbejdskrav<br />

og individuel kapacitet, udtrykkes i ligningen:<br />

Formel 1<br />

Arbejdskrav<br />

Relativ bel<strong>as</strong>tning (%) = x 100<br />

Individuel kapacitet<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

og er et nøglebegreb inden <strong>for</strong> ergonomisk bel<strong>as</strong>tningsvurdering.<br />

Metoder til f<strong>as</strong>tlæggelse af arbejdskrav til iltoptagelse/energiomsætning<br />

blev gennemgået i afsnittet “Vurdering af arbejdskrav”.<br />

Den individuelle kapacitet (dvs den maksimale iltoptagelsesevne)<br />

kan f<strong>as</strong>tlægges direkte ved en såkaldt maksimal test<br />

eller indirekte gennem tillempning af submaksimale tests. 1)<br />

Ved maksimale tests til vurdering af iltoptagelsesevnen øges<br />

arbejdsintensiteten på et cykelergometer eller et løbebånd gradvist.<br />

Iltoptagelsen vil nu stige nær lineært med stigningen i intensitet,<br />

til et niveau nås, hvor iltoptagelsen ikke længere kan <strong>for</strong>øges<br />

trods en <strong>for</strong>øgelse af arbejdsintensiteten. Denne, den højeste<br />

iltoptagelse, som individet kan opnå, er definitionsmæssigt lig<br />

med den maksimale aerobe kapacitet.<br />

Maksimale tests <strong>for</strong>udsætter laboratorie<strong>for</strong>hold og er på grund<br />

af bel<strong>as</strong>tningen på individet ikke anvendelige ved arbejdspladsundersøgelser.<br />

Her vurderes den maksimale iltoptagelsesevne<br />

indirekte ud fra de såkaldte submaksimale tests. Forudsætningen<br />

<strong>for</strong> de fleste indirekte testmetoder er, 1. at der eksisterer en lineær<br />

(og kendt) sammenhæng mellem arbejdsintensitet og iltoptagelse<br />

og mellem iltoptagelse og puls samt 2. at individets maksimale<br />

puls kun er aldersbestemt. Registreres pulsen nu fx ved 2<br />

submaksimale bel<strong>as</strong>tninger på en ergometercykel, kan den linie,<br />

som beskriver sammenhængen mellem puls og arbejdsintensitet/iltoptagelse,<br />

ekstrapoleres (<strong>for</strong>længes) til værdien <strong>for</strong> maksimal<br />

pulsfrekvens, og den tilhørende værdi <strong>for</strong> maksimal arbejdsintensitet<br />

eller maksimal iltoptagelse aflæses. En anden ofte<br />

benyttet indirekte metode ved cykeltest er b<strong>as</strong>eret på Åstrands<br />

nomogram. Her registreres pulsen ved en given submaksimal<br />

bel<strong>as</strong>tning, og den aflæste værdi kan ud fra nomogrammet “oversættes”<br />

til maksimal iltoptagelsesevne. Nomogrammet er b<strong>as</strong>eret<br />

på empiriske undersøgelser af et meget stort antal personer,<br />

hvorudfra sammenhængen mellem reaktionen på en submaksimal<br />

bel<strong>as</strong>tning og den maksimale arbejdsevne/iltoptagelse har<br />

kunnet f<strong>as</strong>tlægges med ganske stor nøjagtighed.<br />

127<br />

1) I visse undersøgelser anvendes<br />

begrebet relativ bel<strong>as</strong>tning direkte på<br />

pulsdata. Formlen <strong>for</strong> relativ pulsbel<strong>as</strong>tning<br />

angiver i disse tilfælde normalt <strong>for</strong>holdet<br />

mellem registreret arbejdspuls<br />

minus hvilepulsen (arbejdskravene) og<br />

pulsreserven, dvs individets estimerede<br />

maksimalpuls minus hvilepulsen (kapaciteten).


128<br />

Figur 7. Aldersbetingede<br />

<strong>for</strong>andringer i maksimal iltoptagelsesevne.<br />

Data fra<br />

350 normale <strong>for</strong>søgspersoner<br />

i alderen fra 4 til 65 år.<br />

På figuren er inkluderet<br />

værdier fra en longitudinel<br />

opfølgningsundersøgelse<br />

(over 21 år) af 31 mandlige<br />

og 35 kvindelige <strong>for</strong>søgspersoner.<br />

(Efter Åstrand og<br />

Rodahl (2)).<br />

Tværsnitsundersøgelse<br />

Longitudinel opfølgningsundersøgelse<br />

= 2 x o--<br />

Figur 8. Skematisk fremstilling<br />

af <strong>for</strong>holdet mellem<br />

arbejdskrav og kapacitet<br />

hos en aldrende arbejdsstyrke.<br />

Modellen illustrerer,<br />

hvorledes uændrede<br />

arbejdskrav gradvist vil<br />

reducere de ældres reservekapacitet,<br />

øge den relative<br />

bel<strong>as</strong>tning og til sidst umuliggøre<br />

<strong>for</strong>tsat erhvervsarbejde.<br />

(Efter Ilmarinen (7)).<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Måling af den individuelle iltoptagelsesevne (kapaciteten) som<br />

<strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> en bel<strong>as</strong>tningsvurdering ved det fysisk tunge<br />

arbejde illustrerer klart den potentielle betydning af alders<strong>for</strong>andringer<br />

i arbejdsstyrken.<br />

Parallelt med de fleste andre fysiologiske funktionsmål udviser<br />

den maksimale iltoptagelsesevne tydelig aldersregres. Selv <strong>for</strong>udsat<br />

et fysisk aktivt liv vil også veltrænede ældre opleve et fald i<br />

maksimal iltoptagelsesevne på ca 10% pr 10-år (se fx fig. 7).<br />

For utrænede, inaktive ældre vil faldet være markant større.<br />

5,0 ·<br />

4,0 ·<br />

3,0 ·<br />

2,0 ·<br />

1,0 ·<br />

100 ·<br />

50 ·<br />

Maksimal iltoptagelse,<br />

(liter · min -1 )<br />

▲<br />

· · · · · · ·<br />

0 10 20 30 40 50 60 (år)<br />

%<br />

▲<br />

Reserver<br />

▲<br />

Fysiske arbejdskrav<br />

Fysisk<br />

arbejdskapacitet<br />

0 ·<br />

10 20 30 40 50 60 70 80<br />

Alder (år)<br />

· · · · · · · ·<br />

▲<br />

▲<br />


Konsekvensen er det nævnte mis<strong>for</strong>hold mellem uændrede arbejdskrav<br />

og en reduceret individuel kapacitet resulterende i en<br />

stigende bel<strong>as</strong>tning <strong>for</strong> den aldrende arbejdsstyrke som illustreret<br />

i fig. 8.<br />

Kvantitativt kan problemets omfang ses i relation til eksisterende<br />

grænseværdi<strong>for</strong>slag, som angiver en bel<strong>as</strong>tning på mellem<br />

33% og 50% af individets maksimale iltoptagelsesevne (V . O 2 max)<br />

som det højeste acceptable niveau <strong>for</strong> en 8-timers arbejdsdag.<br />

(Grænseværdif<strong>as</strong>tsættelsen er detaljeret beskrevet i det følgende<br />

afsnit).<br />

Eksemplet i tab. 4 viser, hvorledes den reducerede fysiske<br />

kapacitet hos en gruppe ældre arbejdere (gennemsnitsalder 55<br />

år) indebærer, at selv erhverv karakteriseret som let til moderat<br />

tunge (iltoptagelse på 1,0 l · min -1 ) vil resultere i en uacceptabel<br />

bel<strong>as</strong>tning <strong>for</strong> mellem 63 og 100% af de kvindelige arbejdere. For<br />

mændenes vedkommende er tallene lavere, men også her vil det<br />

såkaldte moderate arbejde ud fra grænseværdien på 33% af<br />

V . O 2 max være uacceptabelt i 75% af tilfældene.<br />

Grænseværdier<br />

Grænseværdi (% V . O 2 max)<br />

V . O 2 max Kvinder Mænd<br />

(N = 27) (N = 24)<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

33 40 50 33 40 50<br />

Tilstrækkelig 0 0 37 25 62 100<br />

Ikke tilstrækkelig 100 100 63 75 38 0<br />

Fysisk tungt arbejde repræsenterer et af de <strong>for</strong>holdsvis få områder<br />

inden <strong>for</strong> ergonomien, hvor en egentlig grænseværdif<strong>as</strong>tsættelse<br />

er søgt etableret. Eksisterende <strong>for</strong>slag er b<strong>as</strong>eret på materiale og<br />

dokumentation fra primært WHO (World Health Organization) og<br />

ILO (International Labour Organization) og har i dansk sammenhæng<br />

karakter af anbefalinger/rekommandationer snarere end<br />

egentlig lovbestemte eller cirkulæref<strong>as</strong>tsatte regler.<br />

I absolutte tal har <strong>for</strong>slagene til grænseværdi varieret omkring<br />

bel<strong>as</strong>tningsniveauer på fra 33% til 50% af V . O 2 max. <strong>Det</strong> pt mest<br />

detaljerede/operationelle <strong>for</strong>slag er udarbejdet af ILO og angiver<br />

33% af V . O 2 max som den højeste acceptable bel<strong>as</strong>tning <strong>for</strong> en 8timers<br />

arbejdsdag (3). Ud fra 8-timers-grænseværdien er <strong>for</strong>slaget<br />

suppleret med praktiske rekommandationer ang. reduktion i<br />

arbejdstid/arbejdslængde, såfremt 33%-værdien overskrides.<br />

129<br />

Tabel 4. Procentvis andel af<br />

55-årige mænd og kvinder,<br />

hvis maksimale iltoptagelsesevne<br />

(V . O 2 max) er tilstrækkelig/utilstrækkelig,<br />

hvis de <strong>for</strong>eslåede grænseværdier<br />

(henholdsvis 33, 40<br />

og 50% af V . O 2 max) skal<br />

overholdes ved et erhvervsarbejde<br />

med et iltkrav på 1<br />

l/min (Efter Ilmarinen (8)).


130<br />

Figur 9. Metabolske parametre<br />

under langvarigt<br />

arbejde med en bel<strong>as</strong>tning<br />

tæt ved 50% af ∨ . O 2 max.<br />

Data fra én person med en<br />

maksimal iltoptagelsesevne<br />

på 4,6 l O 2/min. 7 arbejdsperioder<br />

a 50 min, skraverede<br />

felter angiver pauser.<br />

(Efter Åstrand og Rodahl<br />

(2)).<br />

Pulsfrekvens<br />

(slag · min -1)<br />

V .<br />

O 2<br />

(liter · min -1 )<br />

RQ<br />

Lactat konc.<br />

(mg · 100 ml -1)<br />

Hematokrit<br />

Rektal<br />

temp. (° C)<br />

Vægt (kg)<br />

160<br />

150<br />

140<br />

130<br />

120<br />

2,5<br />

2,4<br />

2,3<br />

0,90<br />

0,80<br />

0,70<br />

20<br />

10<br />

0,50<br />

0,45<br />

38,0<br />

37,0<br />

73<br />

72<br />

71<br />

●<br />

●<br />

●<br />

Cykling Gang<br />

●<br />

●<br />

●<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Kriteriearbejdet/dokumentationen <strong>for</strong> grænseværdi<strong>for</strong>slagene<br />

b<strong>as</strong>eres på tre hovedelementer, som alle indicerer, at en acceptabel<br />

bel<strong>as</strong>tning som minimum bør være under 50% af V . O 2 max:<br />

1. En selvvalgt arbejdstakt i det fysisk tunge arbejde resulterer i<br />

en arbejdsbel<strong>as</strong>tning på 35-40% af V . O 2 max. Dvs den arbejdsintensitet,<br />

individet spontant vælger, sikrer et bel<strong>as</strong>tningsniveau væsentligt<br />

under de 50% af V . O 2 max.<br />

2. Ved laboratorie<strong>for</strong>søg med standardiseret fysisk tungt arbejde<br />

på omkring 50% af V . O 2 max opretholdt i 8 timer ses en kontinuerlig<br />

stigning i bl.a. puls og iltoptagelse (fig. 9).<br />

En mangel på såkaldt “steady state” i kredsløbsparametrene indicerer<br />

den <strong>for</strong>styrrede homeost<strong>as</strong>e eller mangel på balance i<br />

organismen, som definitionsmæssigt er <strong>for</strong>eslået som kriteriet <strong>for</strong><br />

fysiologisk træthed (2).<br />

●<br />

● ●<br />

●<br />

●<br />

●<br />

● ●<br />

●<br />

● ● ●<br />

●<br />

●<br />

●<br />

●<br />

● ● ● ● ● ● ●<br />

● ● ●<br />

●<br />

●<br />

Cykling Gang Cykling Gang Cykling<br />

●<br />

●<br />

●<br />

● ●<br />

● ●<br />

● ●<br />

●<br />

●<br />

●<br />

● ●<br />

● ●<br />

●<br />

●<br />

● ● ● ●<br />

●<br />

● ●<br />

●<br />

● ● ● ● ● ● ● ●<br />

● ●<br />

● ● ● ●<br />

●<br />

●<br />

● ●<br />

· · · · · · · · ·<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8<br />

Timer


3. Arbejdsintensiteter, som kræver >50% af V . O 2 max, medfører en<br />

markant stigning i blodlaktatkoncentrationen, hvilket er tolket<br />

som udtryk <strong>for</strong> en utilstrækkelig ilttilførsel og mangelfuld aerob<br />

energifrigørelse i de arbejdende muskler (fig. 10).<br />

Et indbygget problem i grænseværdif<strong>as</strong>tsættelsen er imidlertid<br />

mangelen på veldefinerede eller <strong>for</strong>ventede helbredsrisici (adverse<br />

effects) ved grænseværdioverskridelser. Den arbejdsmedicinske<br />

begrundelse <strong>for</strong> grænseværdi<strong>for</strong>slagene er i stedet søgt defineret<br />

“positivt”, dvs det understreges, at en overholdelse af de<br />

<strong>for</strong>eslåede niveauer er en <strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> “at undgå træthed og<br />

sikre, at individet ved arbejdets slutning har tilstrækkelig energi<br />

og overskud til at nyde fritiden” (2).<br />

Trods denne lidt vage definition er det en kendsgerning, at<br />

erhverv/job karakteriseret ved hyppige overskridelser af de <strong>for</strong>eslåede<br />

grænseværdier generelt er præget af nedslidning, stort<br />

sygefravær og uacceptabel høj frekvens af arbejdsbetingede lidelser.<br />

En sammenhæng mellem “fysisk krævende arbejde” og <strong>for</strong>ekomst<br />

af helbredsgener er eksempelvis påvist i en større kortlægningsundersøgelse<br />

af danske lønmodtageres arbejdsmiljø (13).<br />

(Se endvidere bind II, kapitel 5).<br />

Forebyggelsesstrategisk er det væsentligt at pointere, at de hyppige<br />

grænseværdioverskridelser specielt blandt ældre arbejdstagere<br />

i princippet kan <strong>for</strong>hindres såvel gennem initiativer, der ændrer<br />

arbejds<strong>for</strong>holdene og nedsætter arbejdsbel<strong>as</strong>tningen, som<br />

gennem tiltag, der <strong>for</strong>bedrer det enkelte individs kapacitet og<br />

reducerer det aldersbetingede fald i maksimal iltoptagelsesevne.<br />

Valg/vægtning af strategi er i høj grad en samfundsmæssig/politisk<br />

afvejning. Blot skal noteres, at specielt <strong>for</strong> ældre arbejdstagere<br />

med en stærkt reduceret kredsløbsmæssig kapacitet vil det fra<br />

en pragmatisk synsvinkel være nødvendigt eller optimalt at “gå<br />

på to ben” dvs kombinere en ændring af arbejds<strong>for</strong>holdene med<br />

individuel træning/vejledning etc. Interessant i denne sammenhæng<br />

er, at i Nordamerika (USA og Canada) tilbydes de ansatte i<br />

dag såkaldte “work place fitness programmes” på ca 20% af samtlige<br />

store og mellemstore virksomheder (16).<br />

Nyttevirkning/arbejdsøkonomi<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Et afsluttende, vigtigt element i vurderingen af det fysisk tunge<br />

arbejde er nyttevirkningsbegrebet. Mennesket er som arbejdende<br />

“m<strong>as</strong>kine” ikke specielt effektivt, dvs kun en begrænset del af<br />

131<br />

30 ·<br />

20 ·<br />

10 ·<br />

Blod lactat<br />

mmol · l -1<br />

▲<br />

.<br />

0<br />

. . . . . .<br />

50 100 150<br />

% max<br />

.<br />

VO 2<br />

▲<br />

Figur 10. Skematisk fremstilling<br />

af blodlaktatkoncentrationen<br />

som funktion af<br />

relativ arbejdsbel<strong>as</strong>tning (%<br />

af V . O 2 max). Øvre og nedre<br />

kurve<strong>for</strong>løb repræsenterer<br />

estimerede værdier <strong>for</strong> henholdsvis<br />

utrænede og<br />

udholdenhedstrænede individer.<br />

(Efter Saltin og Gollnick<br />

(15)).


132<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

den i organismen frigjorte energi kan anvendes til ydre arbejde,<br />

mens resten bliver til varme.<br />

Forholdet mellem energifrigørelse og præsteret ydre arbejde<br />

kaldes nyttevirkning (egentlig nettonyttevirkning, jf kapitel 3) og<br />

er f<strong>as</strong>tlagt i <strong>for</strong>mlen:<br />

Formel 2<br />

Ydre arbejde<br />

Nyttevirkning (%) = x 100<br />

Energiomsætning under arbejde - Hvileenergiomsætning<br />

Nyttevirkningen, som ved arbejde på fx ergometercykel kan være<br />

20-25%, er inden <strong>for</strong> de fleste erhvervsmæssigt <strong>for</strong>ekommende<br />

arbejdsopgaver omkring 5-6%. En vigtig pointe er imidlertid, at<br />

nyttevirkningen - også kaldet effektivitet/arbejdsøkonomi - kan<br />

indgå i evalueringen af ergonomiske/arbejdsmiljømæssige interventions<strong>for</strong>søg<br />

og tekniske nykonstruktioner af redskaber o.l.<br />

Registreres energiomsætningen (iltoptagelsen) før og efter introduktion<br />

af nye redskaber/metoder, vil et fald i iltoptagelse ved<br />

samme ydre arbejde (produktivitet) dokumentere en <strong>for</strong>bedret<br />

effektivitet/arbejdsøkonomi. I fig. 11 er med et eksempel vist,<br />

hvorledes en ny-konstrueret trillebør markant reducerer iltoptagelsen<br />

- og dermed bel<strong>as</strong>tningen - ved et givet produktivitetsniveau.<br />

Eksemplet illustrerer dobbeltheden og værdien af iltoptagelsesmålinger<br />

i <strong>for</strong>bindelse med praktiske, ergonomiske arbejdspladsundersøgelser<br />

i erhverv med fysisk tungt arbejde. Metodemæssigt<br />

kan måling af iltoptagelse/energiomsætning via en bel<strong>as</strong>tningsvurdering<br />

afsløre grænseværdioverskridelser og uacceptable arbejdsprocesser<br />

og -operationer. Samtidig kan metoden efterfølgende<br />

anvendes til en kontrol/vurdering af effekten af indførte<br />

ergonomiske eller arbejdsorganisatoriske <strong>for</strong>bedringer.


Energi<strong>for</strong>brug<br />

100% (maksimum)<br />

83%<br />

8"<br />

(a) Hjuldiameter<br />

16"<br />

78%<br />

· · · · · ·<br />

21"<br />

Energi<strong>for</strong>brug<br />

100% (maksimum)<br />

(b) Dæktryk<br />

Energi<strong>for</strong>brug (lO 2 · min-1)<br />

Energi<strong>for</strong>brug (lO 2 · min-1) Energi<strong>for</strong>brug<br />

3·<br />

2·<br />

1·<br />

0 1 2 3 4 5%<br />

(d) Hældning<br />

· 2<br />

· 1<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

100% (maksimum)<br />

83%<br />

65%<br />

Grus Iset træ Træ<br />

(e) Underlag<br />

85%<br />

6 psi 11 psi<br />

Sammenlignelig<br />

gammel trillebør<br />

Ny trillebør<br />

· · · ·<br />

7 8 9 10<br />

Produktivitet (ton meter · min-1)<br />

▼<br />

133<br />

Energi<strong>for</strong>brug (lO 2 · min-1)<br />

Opadrettet<br />

bel<strong>as</strong>tning<br />

· 3,0<br />

· 2,5<br />

· 2,0<br />

· · · · ·<br />

-25 0 25 50 75 (Pund)<br />

(c) Bel<strong>as</strong>tning på hænder<br />

Gode<br />

håndtag<br />

Korrekt<br />

arbejdshøjde<br />

God stabilitet<br />

(f) God stabilitet<br />

Nedadrettet<br />

bel<strong>as</strong>tning<br />

▼ ▲<br />

Stor l<strong>as</strong>tekapacitet<br />

Store hjul<br />

Korrekt dæktryk<br />

Figur 11. Arbejdsøkonomi/effektivitet efter ergonomisk <strong>for</strong>bedring. Ved kørsel med ny-konstrueret trillebør (f)<br />

reduceres kravene til iltoptagelse (l · min -1 ) med 40-50% <strong>for</strong> et givet produktivitetsniveau (ton · meter · min -1 ).<br />

(Efter Hansson (6)).


134<br />

Tungt fysisk arbejde<br />

Litteratur<br />

1. Åstrand I. Physical demands in worklife. Scand J Work Environ<br />

Health 1988;14(suppl 1):10-13.<br />

2. Åstrand PO, Rodahl K. Textbook of work physiology.<br />

Physiological b<strong>as</strong>es of exercise. 3rd ed. New York: McGraw-<br />

Hill, 1986.<br />

3. Bonjer FH. Energy expenditure. In: Parmeggiani L. ed.<br />

Encyclopedia of Occupational Health and Safety. Geneva:<br />

International Labour Organisation, 1971:458-460.<br />

4. Edholm OG. The <strong>as</strong>sessment of habitual activity. In: Evang K,<br />

Andersen KL. eds. Physical acticity in health and dise<strong>as</strong>e.<br />

Oslo: Universitets<strong>for</strong>laget, 1966:187-197.<br />

5. Grandjean E. Fitting the t<strong>as</strong>k to the man. An ergonomic<br />

approach. London: Taylor & Francis Ltd., 1986.<br />

6. Hansson JE. Ergonomics in the building industry. Research<br />

report no. 8. Bygg<strong>for</strong>skningen, State Council of the Building<br />

Industry, 1970.<br />

7. Ilmarinen J. Job design <strong>for</strong> the aged with regard to decline in<br />

their maximal aerobic capacity: Part I - Guidelines <strong>for</strong> the<br />

practitioner. Int J Ind Erg 1992;10:53-63.<br />

8. Ilmarinen J. Job design <strong>for</strong> the aged with regard to decline in<br />

their maximal aerobic capacity: Part II - The scientific b<strong>as</strong>is<br />

<strong>for</strong> the guide. Int J Ind Erg 1992;10:65-77.<br />

9. Jones DA, Round JM. Skeletal muscle in health and dise<strong>as</strong>e.<br />

A textbook of muscle physiology. Manchester: Manchester<br />

University Press, 1990.<br />

10. Kilander K. An example of earning in various age cl<strong>as</strong>ses of<br />

manual labour. Ergonomics 1962;5:291.<br />

11. Kilbom Å. Arbetsfysiologi. In: Lundgren N, Luthman G, Elgstrand<br />

K. eds. Människan i arbete. Stockholm: Norstedts<br />

Förlag AB, 1987.<br />

12. Kilbom Å, Jørgensen K, Fallentin N. Bel<strong>as</strong>tningsregistrering i<br />

yrkesarbete - en jämförelse mellan observationsmetoder, fysiologiska<br />

mätningar och subjektiv skattning. Arbete och Hälsa<br />

1989;38:1-56.<br />

13. Nord-Larsen M, Ørhede E, Nielsen J, Burr H. Lønmodtagernes<br />

arbejdsmiljø 1990 - Bind 1. Sammenhænge mellem arbejdsmiljø<br />

og helbred. København: Arbejdsmiljøfondet, 1992.<br />

14. Saltin B. Aerob arbetsförmåga. In: Forsberg A, Saltin B. eds.<br />

Konditionsträning. Sveriges Riksidrotts förbund, 1988:22-37.<br />

15. Saltin B, Gollnick PD. Fuel <strong>for</strong> muscular exercise: Role of<br />

carbohydrate. In: Horton ES, Terjung RL. eds. Exercise,<br />

nutrition, and energy metabolism. New York: Macmillan<br />

Publishing Company, 1988.


Tungt fysisk arbejde<br />

16. Shephard RJ. A critical analysis of work-site fitness programs<br />

and their postulated economic benefits. Med Sci Sports Exerc<br />

1992;24(3):354-370.<br />

17. Vinzents P, Christensen H. Arbejdsmiljø ved svineavl.<br />

Tværsnitsundersøgelse i Ringkøbing Amt af arbejdsmiljøet ved<br />

arbejde med svineavl. AMI-rapport 1990;32:1-61.<br />

135


KAPITEL 6<br />

Ensidigt gentaget<br />

arbejde<br />

Hanne Christensen


138<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

Monotont, repetitivt eller ensidigt gentaget arbejde kan medføre<br />

mekaniske og mentale bel<strong>as</strong>tninger. Ved mekaniske bel<strong>as</strong>tninger<br />

<strong>for</strong>stås bel<strong>as</strong>tninger på bevægeapparatet, led, knogler, ligamenter<br />

og muskler, og det er disse <strong>as</strong>pekter, der vil blive fokuseret på i<br />

dette kapitel. Til belysning af de mentale bel<strong>as</strong>tninger <strong>for</strong>årsaget<br />

af arbejde henvises til bind II, kapitel 2.<br />

Indførelsen af højteknologiske produktionsmidler har medført<br />

en stigning af job, der kan karakteriseres som ensidigt gentaget<br />

arbejde. De eksponeringer (påvirkninger) i arbejdet, der karakteriserer<br />

det monotone arbejde, er:<br />

◆ høj repetitivitet<br />

◆ kort arbejdscyklustid<br />

◆ højt tempo<br />

◆ højt koncentrationskrav<br />

◆ højt præcisionskrav<br />

◆ højt synskrav<br />

Ofte vil det ensidigt gentagne arbejde ikke medføre så store ændringer<br />

på hele kroppens bel<strong>as</strong>tning, at man kan registrere nogen<br />

ændringer i hjertefrekvensen (puls) eller ændringer i vejrtrækningsmønstret.<br />

Derimod kan man ofte registrere store lokale bel<strong>as</strong>tninger<br />

hidrørende fra de dele af kroppen, der arbejder, og der<br />

kan opstå ændringer i blodtrykket under længere tids arbejde.<br />

De risikofaktorer, der kan medføre lokale bel<strong>as</strong>tninger fra det<br />

ensidigt gentagne arbejde, er:<br />

◆ arbejdsstilling<br />

◆ kraftniveau<br />

◆ repetitivitet<br />

◆ manglende restitution<br />

Lokal muskelbel<strong>as</strong>tning belyses i dag ved fx elektromyografiske<br />

registreringer, biomekaniske beregninger, kraftmålinger, blodgen-


nemstrømningsmålinger og intramuskulære trykmålinger.<br />

Bevægeapparatlidelserne er et h<strong>as</strong>tigt voksende arbejsmiljøproblem,<br />

der i 1987 er anslået at koste det danske samfund ca 11<br />

mia kr. årligt, hvoraf ca en tredjedel hidrører fra ensidigt gentaget<br />

arbejde (24). De dele af kroppen, der bliver udsat <strong>for</strong> ensidige<br />

bel<strong>as</strong>tninger, er først og fremmest hænder og arme, nakke og<br />

skulderregion, ryggen og benene.<br />

<strong>Det</strong> ensidigt gentagne arbejde <strong>for</strong>ekommer inden <strong>for</strong> mange<br />

brancher. Eksempler på brancher, hvor det ensidigt gentagne<br />

arbejde <strong>for</strong>ekommer, er: beklædningsindustrien, elektronikindustrien,<br />

fiskeindustrien, skærmterminalarbejde samt decideret samlebåndsarbejde<br />

i <strong>for</strong>skellige erhverv. Af områder, hvor det ensidigt<br />

gentagne arbejde er kombineret med fysisk tungt arbejde,<br />

kan nævnes slagteribranchen, træindustrien og lagerarbejde. <strong>Det</strong><br />

er da også inden <strong>for</strong> alle disse brancher, der registreres en høj<br />

frekvens af besvær fra bevægeapparatet (se bind II, kapitel 5).<br />

Meget af det ensidigt gentagne arbejde er også siddende arbejde,<br />

og karakteristika <strong>for</strong> ensidigt gentaget arbejde er også betegnende<br />

<strong>for</strong> siddende arbejde.<br />

Siddende arbejde betragtes ofte som synonymt med let arbejde,<br />

og det kan virke u<strong>for</strong>ståeligt, at arbejdet kan være meget trættende.<br />

Siddende arbejde indebærer statisk bel<strong>as</strong>tning på muskelgrupper<br />

i ryg, nakke og skuldre. Når musklerne i en stor del af<br />

arbejdstiden er kontra<strong>here</strong>de, skyldes det både anatomiske årsager<br />

og eksterne faktorer såsom arbejdspladsens indretning.<br />

Arbejdsstilling<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

En vel gennemtænkt og godt ud<strong>for</strong>met arbejdsplads er en <strong>for</strong>udsætning<br />

<strong>for</strong> arbejdstilfredsstillelse, god arbejdsmotivation, effektivitet<br />

og arbejdskvalitet. Dårlige arbejdsstillinger kan resultere i<br />

skader på muskler, sener og led.<br />

Hvis arbejdet udføres med ringe variation med hensyn til<br />

arbejdsstillinger, kommer ryghvirvler og disci til at være i næsten<br />

samme stilling i lange perioder. Næringstilførslen til disci sker<br />

gennem diffusion ind og ud af discus, og diffusionen fremmes af<br />

tryk<strong>for</strong>skelle på discus. En veksling mellem siddende og stående<br />

arbejdsstilling giver en veksling i bel<strong>as</strong>tnings<strong>for</strong>holdene i disci og<br />

fremmer dermed næringstilførslen. <strong>Det</strong>te er en vigtig <strong>for</strong>udsætning<br />

<strong>for</strong> at undgå skader på disci.<br />

Hvis et arbejde udføres med ringe variation af arbejdsstillingen,<br />

som tilfældet er i meget ensidigt gentaget arbejde, kommer samme<br />

muskelgrupper til at blive bel<strong>as</strong>tet hele tiden. En ændring fra<br />

139


140<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

siddende til stående medfører som regel en væsentligt mere opret<br />

stilling af overkroppen, og andre muskelgrupper bliver herved<br />

aktive.<br />

I siddende stilling udrettes det svaj i lænderyggen, den har i<br />

stående stilling. I stedet bliver lænderyggen plan, hvilket medfører<br />

en højere bel<strong>as</strong>tning på ryggens disci end i stående stilling.<br />

Derudover bliver tryk<strong>for</strong>delingen i disci ujævn med en høj bel<strong>as</strong>tning<br />

på den <strong>for</strong>reste del af disci. Rygstød i lænderyggen kan<br />

medføre et større svaj og derved afl<strong>as</strong>te rygmuskulaturen (5).<br />

Når arme/hænder skal bevæges eller bare løftes, kræves aktivitet<br />

både i de muskler, der <strong>for</strong>etager bevægelsen, i de muskler, der<br />

fikserer skulderbladet, og i de stabiliserende muskler omkring<br />

skulderleddet. Da armene under manuelt arbejde næsten hele<br />

tiden er løftet ud fra kroppen, vil især musklerne omkring skulderbladet<br />

arbejde konstant og oftest statisk, da bevægeudslagene<br />

som regel er begrænsede ved det ensidigt gentagne arbejde.<br />

I almindelig siddende stilling, hvor man ikke udfører noget<br />

arbejde med hænderne, fx når man læser, er bel<strong>as</strong>tningen på trapezius-musklens<br />

øvre del meget lille, 0,5% af maksimal voluntær<br />

kontraktionskraft (MVC) eller mindre, mens bel<strong>as</strong>tningen ved<br />

arbejde, hvor man <strong>for</strong>etager små præcise håndbevægelser, som fx<br />

når man skriver, er ca 5% MVC.<br />

Ved siddende arbejde har albuens højde over bordets højde<br />

betydning <strong>for</strong> den bel<strong>as</strong>tning, skuldermuskulaturen udsættes <strong>for</strong>.<br />

Den optimale arbejdshøjde <strong>for</strong> skuldermuskulaturen er, når bordets<br />

højde er lig albuehøjden, hvor overarmen er ind til kroppen.<br />

Spændingen i skuldermuskulaturen <strong>for</strong>dobles, hvis albuens højde<br />

over arbejdsobjektet er 5 cm over den optimale. Ofte må stillesiddende<br />

arbejde udføres med armene løftet fremad/udad ca 45° og<br />

med albueleddet i 90° . Momentarmen til skulderleddet bliver i<br />

sådanne tilfælde ca 20 cm (se fig. 1). Armen vejer ca 3,6 kg, og<br />

drejningsmomentet, som virker i skulderleddets centrum, bliver<br />

da 0,20 m · 3,6 kg · 9,8 m · s -2 = 7 Nm (se kapitel 3). <strong>Det</strong>te<br />

moment skal modvirkes af et modsat rettet moment, hvor<br />

momentarmen ind til leddets centrum er ca 4 cm. Kraften, der<br />

skal præsteres, kan beregnes til at være 17,5 N, og en stor del af<br />

den præsteres af supr<strong>as</strong>pinatusmusklen. Et rigtigt placeret armlæn<br />

kan mindske denne bel<strong>as</strong>tning.<br />

Kilbom og Persson (22) har i en prospektiv cohorte undersøgelse<br />

vist, at skulderabduktion var relateret til <strong>for</strong>ekomsten af<br />

smerter og symptomer i skulderen . Efter det første års follow-up<br />

blev en skulderabduktion på mere end 30° fundet at være en risikofaktor<br />

<strong>for</strong> occupational cervico-brachial disorders (OCD).<br />

Syns- og præcisionskrav er bestemmende <strong>for</strong> nakkens stilling<br />

ved siddende arbejde. En kraftig bøjning af nakken medfører<br />

meget store bel<strong>as</strong>tninger i de nederste disci i halsryggen og i nak-


Ensidigt gentaget arbejde<br />

kens muskulatur. Den arbejdsstilling, en person spontant indtager,<br />

vil som regel være sådan, at synsafstanden til arbejdsemnet<br />

er optimal. Ofte vil dette indebære en bøjning af nakken, og hvis<br />

synskravet ikke nødvendiggør hovedbevægelser, men kan klares<br />

af øjenbevægelser alene, vil den <strong>for</strong>overbøjede nakke f<strong>as</strong>tholdes<br />

statisk. En fiksering af hovedet vil desuden medføre, at resten af<br />

hvirvelsøjlen også fikseres, hvorved hele arbejdsstillingen bliver<br />

f<strong>as</strong>tlåst. Tyngdepunktet <strong>for</strong> hovedet er beliggende lige <strong>for</strong>an<br />

øreåbningen, lidt <strong>for</strong>an aksen <strong>for</strong> fleksion/ekstension, således at<br />

hovedet ville falde <strong>for</strong>over, hvis det ikke blev holdt i ligevægt af<br />

nakkemuskulaturen, som hæfter bag aksen <strong>for</strong> hoved/nakke led<br />

og nakke/torso led. Formindskes muskelspændingen i nakkemusklerne,<br />

fx under søvn, falder hovedet <strong>for</strong>over.<br />

Man har igennem de sidste årtier <strong>for</strong>etaget mange arbejdspladsændringer<br />

med det <strong>for</strong>mål at <strong>for</strong>bedre arbejdsstillingerne og dermed<br />

nedsætte graden af statisk muskelbel<strong>as</strong>tning.<br />

I enkelte job kan den bel<strong>as</strong>tende arbejdsstilling helt undgås ved<br />

arbejdspladsændringer, men når det drejer sig om et manuelt<br />

præcisionsarbejde, kan den statiske bel<strong>as</strong>tning i skulder/nakke<br />

ikke undgås, <strong>for</strong>di:<br />

◆ skulderbæltet skal fikseres, når arme/hænder skal løftes eller<br />

bevæges<br />

◆ <strong>for</strong>overbøjning i nakken er nødvendig ligesom en fiksering af<br />

hele arbejdsstillingen, når arbejdet kræver, at man hele tiden<br />

ser på det, man laver med hænderne<br />

◆ stabilisering af hovedet er en <strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> et synskrævende<br />

arbejde.<br />

141<br />

Figur 1. I siddende stilling<br />

med armene fremad/udadroteret<br />

vil momentarmens<br />

størrelse være ca 20 cm.


1,0<br />

0,9<br />

0,5<br />

0,1<br />

142<br />

Figur 2. Et eksempel på en<br />

amplitude<strong>for</strong>delingsfunktion<br />

(A<strong>PDF</strong>), hvor a = det<br />

statiske aktivitetsniveau (P<br />

= 0,1), b = det gennemsnitlige<br />

aktivitetsniveau (P =<br />

0,5) og c = top-aktivitetsniveauet<br />

(P = 0,9). En A<strong>PDF</strong>kurve,<br />

der er <strong>for</strong>skudt mod<br />

venstre, er resultatet af en<br />

statisk muskelaktivitet,<br />

mens kurven er <strong>for</strong>skudt<br />

mod højre, hvis musklen er<br />

aktiveret på en varierende<br />

måde.<br />

▲<br />

.<br />

10<br />

a b c<br />

.<br />

50<br />

.<br />

100<br />

% MVC<br />

▲<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

Kraftniveau<br />

Elektromyografi (EMG) er en metode til at registrere muskelaktivitet.<br />

EMG har igennem årtier været benyttet til at påvise, hvilke<br />

muskler der er aktive ved et bestemt bevægelsesmønster, hvor<br />

meget de er aktive, og om aktivitetsgraden ændres med tiden.<br />

EMG giver et sammensat billede af aktionspotentialerne af et vist<br />

antal motoriske enheder og deres fyringsfrekvens.<br />

Sammenhængen mellem spændingen i musklen og dens elektriske<br />

aktivitet varierer fra muskel til muskel og fra individ til individ,<br />

og afhænger endvidere af aktivitetsniveau og kontraktions<strong>for</strong>m<br />

samt af, hvilken analysemetode der benyttes. Musklens<br />

elektriske aktivitet kan afledes ved brug af enten overflade-, nåleeller<br />

wire-elektroder. Med overfladeelektroder registreres den<br />

elektriske aktivitet i muskler under hudoverfladen på afledningsstedet.<br />

Overflade-EMG har i stort omfang været benyttet på arbejdspladserne<br />

til at belyse musklernes aktivitetsniveau og aktivitetsmønster<br />

under arbejdet.<br />

De analyser, der <strong>for</strong>etages på EMG-signalet, er 1) beregning af<br />

RMS (root mean square)-amplitudestørrelsen og 2) frekvensanalyse.<br />

Amplitudemålinger<br />

RMS-amplitudemålinger er især benyttet ved registreringer med<br />

overfladeelektroder. Sammenhængen mellem amplitudemålinger<br />

og den kraft, musklen præsterer, er af flere fundet at være lineær,<br />

mens andre har fundet, at sammenhængen mellem den elektriske<br />

aktivitet i musklen og den præsterede kraft følger enten en eksponentiel<br />

funktion eller en potensfunktion. Amplitudestigningen<br />

skyldes en kombination af nyrekruttering af motoriske enheder<br />

og en højere fyringsfrekvens af de allerede aktive enheder.<br />

Hagberg og Jonsson (16) har ved hjælp af <strong>for</strong>delinger af RMSamplituderne<br />

af EMG-signalet indført begrebet amplitude<strong>for</strong>delingsfunktioner<br />

(A<strong>PDF</strong>), som udtrykker sandsynligheden <strong>for</strong>, at en<br />

muskel i løbet af registreringstiden er aktiveret over eller under et<br />

vist niveau af den maksimale aktivitetsgrad. For at man kan <strong>for</strong>etage<br />

intra- og interindividuelle sammenligninger imellem A<strong>PDF</strong>kurver,<br />

er 3 niveauer på kurven valgt som referencepunkter. Der<br />

beregnes det statiske aktivitetsniveau, det gennemsnitlige aktivitetsniveau<br />

og top-aktivitetsniveauet (16). Sammenhængen mellem<br />

disse niveauer beskriver, om musklen er aktiveret på en varierende<br />

måde eller ej (se fig. 2).


Ensidigt gentaget arbejde<br />

Aktivitetsgraden og hermed bel<strong>as</strong>tningsniveauet er registreret i<br />

nakke/skuldermuskulaturen hos personer med ensidigt gentaget<br />

arbejde. Registreringerne er <strong>for</strong>etaget over en hel arbejdsdag, og<br />

amplitude<strong>for</strong>delingsfunktioner er beregnet på EMG-signalet.<br />

Tab. 1 angiver de tre aktivitetsniveauer i % af den maksimale<br />

voluntære kontraktionskraft (MVC) <strong>for</strong> et udvalg af arbejdspladsundersøgelser.<br />

Der er igennem de sidste 15 år fokuseret meget på det statiske<br />

aktivitetsniveau under arbejdet. I 1978 blev det anbefalet at sikre,<br />

at det statiske aktivitetsniveau ikke oversteg 2-5% MVC, ud fra<br />

den antagelse, at musklerne ikke ville blive udtrættet over en hel<br />

arbejdsdag, og besvær og smerter kunne undgås (8). Der er <strong>for</strong>etaget<br />

store ændringer af arbejdspladsens indretning, og hjælpe<strong>for</strong>anstaltninger<br />

er indført, fx armophæng og hovedstøtte, <strong>for</strong> at<br />

nedsætte det statiske aktivitetsniveau. I dag ved vi, at arbejde<br />

med selv så lavt et statisk aktivitetsniveau som 0,5-1% MVC kan<br />

medføre besvær fra nakke/skulderregionen (38).<br />

Bel<strong>as</strong>tningsgraden af et arbejde er <strong>for</strong>eslået kl<strong>as</strong>sificeret ud fra<br />

de tre niveauer på A<strong>PDF</strong>-kurven. Med udgangspunkt i EMG-registreringer<br />

fra trapezius kl<strong>as</strong>sificeres et arbejde med det statiske<br />

aktivitetsniveau 0-2 %MVC, det gennemsnitlige aktivitetsniveau<br />

< 8 %MVC og top-aktivitetsniveauet < 12 %MVC som lav bel<strong>as</strong>t-<br />

Job Muskler Stat. akt. Gen. akt. Top.akt.<br />

% MVC % MVC % MVC<br />

Elektronikmontage (10) m.trapezius 8 16 27<br />

m.deltoideus 7 13 28<br />

m.infr<strong>as</strong>pinatus 13 20 33<br />

Syersker (32) m.trapezius (H) 9 14 21<br />

m.trapezius (V) 9 16 25<br />

m.infr<strong>as</strong>pinatus 4 9 20<br />

M<strong>as</strong>kinskrivning (7) m.trapezius 4 7 10<br />

m.deltoideus 3 5 9<br />

Vinduespudsning (7) m.trapezius 5 19 67<br />

m.deltoideus 6 22 80<br />

Stempeloperationer (20) m.trapezius 6 14 33<br />

m.infr<strong>as</strong>pinatus 7 17 28<br />

143<br />

Tabel 1. Bel<strong>as</strong>tningsniveauer<br />

i procent af maksimal<br />

muskelkontraktionskraft<br />

(% MVC) registreret ved<br />

EMG under arbejde, der er<br />

karakteriseret som ensidigt<br />

gentaget. Tallene i parentes<br />

refererer til Litteraturlisten.


144<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

ning. Tilsvarende kl<strong>as</strong>sificeres mellem bel<strong>as</strong>tning og høj bel<strong>as</strong>tning<br />

som et arbejde, hvor det statiske aktivitetsniveau er 2-10<br />

%MVC, og de to andre niveauer er 10-17 %MVC og 20-35 %MVC,<br />

henholdsvis 12-25 %MVC og 35-60 %MVC (40).<br />

A<strong>PDF</strong>-kurverne giver ikke et detaljeret kendskab til muskelaktiviteten.<br />

<strong>Det</strong> statiske aktivitetsniveau er defineret som det kraftniveau,<br />

musklen overstiger i 90% af tiden. <strong>Det</strong>te betyder, at i 10%<br />

af tiden er musklen aktiveret under det statiske aktivitetsniveau.<br />

Svingningerne og varigheden af aktiviteten inden <strong>for</strong> denne tid<br />

fås ikke ved denne analyse. Flere <strong>for</strong>slag til mere detaljerede analysemetoder<br />

af amplitudestørrelsen er <strong>for</strong>eslået gennem de sidste<br />

år. I dag er der ingen etableret metode, der er vidt udbredt til<br />

udbygning af amplitude<strong>for</strong>delingsfunktionerne.<br />

Frekvensmålinger<br />

Ved hjælp af en f<strong>as</strong>t Fourier trans<strong>for</strong>mation (FFT), der i princippet<br />

går ud på at opløse EMG-signalet i harmoniske svingninger af<br />

<strong>for</strong>skellige frekvenser og amplituder og derefter summere disse,<br />

etableres signalets frekvensspektrum (12). <strong>Det</strong>te spektrum er et<br />

udtryk <strong>for</strong> udbredelsesh<strong>as</strong>tigheden af signalet langs muskelfiberen.<br />

Spektret er afhængigt, og vil dermed ændre <strong>for</strong>m, af antal<br />

motoriske enheder, ledningsh<strong>as</strong>tigheden og graden af synkronisering.<br />

Ud fra frekvensspektret kan parametrene mean power frekvensen<br />

og median power frekvensen beregnes.<br />

Et andet frekvensmål er zero crossings, der angiver antallet af<br />

positive og negative potentialer, der krydser b<strong>as</strong>islinien pr tidsenhed<br />

i EMG-signalet. Zero crossings er et udtryk <strong>for</strong> signalets<br />

tæthed og er blevet benyttet med både overfladeelektroder og<br />

nåleelektroder.<br />

Ændringer i muskelaktivitet<br />

Træthed<br />

Der sker ændringer i EMG-signalet under et udtrætnings<strong>for</strong>løb,<br />

både hvad angår amplitudemål og frekvensmål.<br />

Under en udtrætning af en muskel ses en stigning i EMG-signalets<br />

amplitude, selvom den ydre kraft holdes konstant. Denne<br />

stigning skyldes enten 1) at der rekrutteres flere motoriske enheder<br />

<strong>for</strong> at kunne holde kraften, eller 2) at fyringsfrekvensen hos<br />

de allerede aktive motoriske enheder øges, eller 3) at der sker en<br />

synkronisering af de aktive motoriske enheder. <strong>Det</strong> er dog oftest<br />

en kombination af alle de 3 nævnte fysiologiske ændringer, der<br />

<strong>for</strong>ekommer under en muskeludtrætning.


Ensidigt gentaget arbejde<br />

Ved muskeltræthed falder mean og median power frekvensen i<br />

EMG-signalets frekvensspektrum. Den fysiologiske baggrund <strong>for</strong><br />

dette fald er endnu uvis. En hypotese er, at ledningsh<strong>as</strong>tigheden<br />

over muskelmembranen falder på grund af øget surhedsgrad, når<br />

der sker et fald i pH. <strong>Det</strong>te <strong>for</strong>årsages af ophobning af metabolitter<br />

i musklen på grund af faldende blodtilførsel, så udv<strong>as</strong>kning<br />

hæmmes. Under muskeltræthed kan der opstå synkronisering af<br />

de motoriske enheder, der resulterer i store lavfrekvente svingninger.<br />

<strong>Det</strong>te <strong>for</strong>årsager <strong>for</strong>skydninger i frekvensspektret mod<br />

lavere frekvensbånd, hvilket også er en <strong>for</strong>klaring på fald i mean<br />

eller median power frekvensen under træthed.<br />

Flere undersøgelser over muskeltræthed <strong>for</strong>årsaget af erhvervsarbejde<br />

definerer, at der er opstået muskeltræthed, hvis EMG-signalet<br />

ændres både med hensyn til en stigning i amplituden og et<br />

fald i frekvensen.<br />

Arbejdet<br />

Der er flere faktorer, som kan påvirke muskelaktiviteten. Fysisk<br />

arbejdskapacitet, arbejdsteknik, arbejdspladsens indretning og<br />

design af håndværktøj er i vid udstrækning traditionelle ergonomiske<br />

faktorer. Arbejdsorganisation er også i stor udstrækning<br />

influeret af arbejdsopgaven og inkluderer faktorer som autonomi<br />

og selv-regulering (se bind II, kapitel 2), variation i arbejdsopgaver<br />

og fleksible arbejdstider. De førstnævnte ergonomiske faktorer<br />

vil først og fremmest bestemme bel<strong>as</strong>tningsniveauet, mens<br />

faktorer om arbejdsorganisering vil influere på varighed og repetitivitet<br />

(40).<br />

Psykiske faktorer<br />

Et antal faktorer, der relaterer sig til den enkelte person, vil også<br />

indvirke på muskelaktiviteten (se bind II, kapitel 1), og endelig<br />

vil psykologiske faktorer (mental strain) inducere muskelaktivitet<br />

(psychogenic muscle tension).<br />

Studier har vist <strong>for</strong>skellig sammenhæng mellem EMG og mental<br />

arbejdsbel<strong>as</strong>tning. Der er registreret en stigning i muskelaktiviteten<br />

hos personer, der udførte mental regning og mentale <strong>for</strong>estillingsbilleder.<br />

Den statiske muskelaktivitet i trapezius og rhomboideus<br />

er højere hos personer, der arbejder ved edb-skærme, i <strong>for</strong>hold<br />

til tilsvarende arbejdsopgaver, som løses på papir (41). Videre<br />

er der en sammenhæng mellem opgavens art og EMG-registreringer<br />

(%MVC), når det gælder visuelle stimuleringer, idet enkle<br />

reaktionsopgaver giver mindre stigning i %MVC, mens komplekse<br />

opgaver giver større stigning i <strong>for</strong>hold til b<strong>as</strong>is-niveau. Desuden<br />

er det vist, at ekstra pres, i <strong>for</strong>m af pengebelønning <strong>for</strong> en god<br />

præstation, under løsning af visuelle opgaver også giver et højere<br />

relativt aktivitetsniveau i musklerne.<br />

145


146<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

En optimering af arbejdspladsens indretning <strong>for</strong> at nedsætte det<br />

statiske aktivitetsniveau bør selvfølgelig iværksættes, men det alene<br />

vil ikke <strong>for</strong>ebygge bevægeapparatbesvær. En fysiologisk <strong>for</strong>klaring<br />

på dette kan være, at selvom hele musklen ikke bel<strong>as</strong>tes,<br />

kan arbejdet medføre, at det er enkelte muskelfibre, der hele<br />

tiden er aktiveret under arbejdet og dermed bliver overbel<strong>as</strong>tet.<br />

Intramuskulære registreringer af aktivitetsmønstret i muskler har<br />

vist, at under lave statiske kontraktioner er det de samme motoriske<br />

enheder, der er aktive under hele kontraktionen, hvilket er<br />

beskrevet mere detaljeret i bind II, kapitel 3.<br />

De symptomer, der ofte beskrives som følge af ensidigt gentaget<br />

arbejde, er uspecifikke vedvarende lokale smerter, ømhed og<br />

palperbare hårde områder i skulder/nakkeregionen. Årsagssammenhænge<br />

er ikke afklaret, men de fysiologiske reaktioner og<br />

ændringer danner baggrund <strong>for</strong> en yderligere <strong>for</strong>ståelse af konsekvenserne<br />

af ensidigt gentaget arbejde (bind II, kapitel 3).<br />

Blodtryk<br />

Under statiske muskelkontraktioner stiger middelblodtrykket, og<br />

stigningen er afhængig af aktivitetsniveauet (kraftniveauet). Højt<br />

blodtryk er en af de tre mest anerkendte risikofaktorer <strong>for</strong> udvikling<br />

af hjerte-karsygdomme. Epidemiologiske undersøgelser har<br />

vist en sammenhæng mellem tempoarbejde, monotont arbejde og<br />

hjerte-karsygdomme (35). Ensidigt gentaget arbejde indeholder<br />

som nævnt ofte et element af statisk muskelaktivitet, der kan<br />

<strong>for</strong>årsage <strong>for</strong>højet blodtryk. På dette grundlag er ensidigt gentaget<br />

arbejde i de senere år vurderet som værende et risikofyldt arbejde<br />

<strong>for</strong> udvikling af hjerte-karsygdomme ved siden af risiko <strong>for</strong><br />

udvikling af bevægeapparatbesvær.<br />

Under statisk muskelarbejde på lave bel<strong>as</strong>tninger øges blodgennemstrømningen<br />

i <strong>for</strong>hold til hvile (antallet af åbne kapillærer<br />

og/eller den lineære gennemstrømningsh<strong>as</strong>tighed øges). Størrelsen<br />

af det intramuskulære tryk er en væsentlig faktor <strong>for</strong> den<br />

lokale blodgennemstrømning. Ved arbejde på omkring 15-30%<br />

MVC er blodgennemstrømningen maksimal. <strong>Det</strong>te varierer dog en<br />

del fra muskel til muskel. Ved højere bel<strong>as</strong>tninger reduceres blodgennemstrømningen<br />

i takt med, at det intramuskulære tryk øges,<br />

på trods af stadig stigende energikrav (se bind II, kapitel 3).


Repetitivitet<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

Når der ved beskrivelser af et arbejde er tale om gentagelser eller<br />

repetitioner, er det vigtigt at skelne mellem gentagelser af<br />

bevægelsesmønstre (bevægelsescykluser) og gentagelser af<br />

arbejdsprocesser (arbejdscykluser). Hvis antallet af arbejdscykluser<br />

øges, stiger følgelig også antallet af ens bevægelsescykluser,<br />

men der kan inden <strong>for</strong> den samme arbejdscyklus sagtens <strong>for</strong>ekomme<br />

mange ens bevægelser i muskler og led. <strong>Det</strong> er der<strong>for</strong><br />

nødvendigt med en nærmere analyse af arbejdet, hvis man vil<br />

f<strong>as</strong>tlægge hyppigheden af gentagne ens bevægelser. Repetitiviteten<br />

af et arbejde kan bedst bestemmes ved samtidigt at anvende<br />

både tiden <strong>for</strong> en arbejdscyklus og antallet af ens bevægelser<br />

inden <strong>for</strong> denne.<br />

Igennem de sidste årtier har adskillige undersøgelser <strong>for</strong>søgt at<br />

påvise sammenhængen mellem ensidigt gentaget arbejde og <strong>for</strong>ekomst<br />

af bevægeapparatbesvær. S. Stock (34) har i en oversigtsartikel<br />

testet mange af disse undersøgelser og konkluderer, at to<br />

undersøgelser er tilrettelagt og udført på en korrekt måde <strong>for</strong><br />

belysning af arbejdsbetinget besvær (28, 31). Undersøgelserne<br />

påviser en sammenhæng mellem <strong>for</strong>ekomsten af carpal tunnel<br />

syndrom og ensidigt gentaget arbejde. Risikofaktorerne i ensidigt<br />

gentaget arbejde kan opdeles i statisk muskelaktivitet og egentlige<br />

gentagne bel<strong>as</strong>tninger. Ved den egentlige gentagne bel<strong>as</strong>tning<br />

<strong>for</strong>stås den bel<strong>as</strong>tning, der er en følge af de hyppigt gentagne<br />

bevægelser i led, muskler og sener, når de samme arbejdsoperationer<br />

skal gentages igen og igen, og ofte med en stor bevægelsesh<strong>as</strong>tighed,<br />

når arbejdet skal udføres i et højt tempo.<br />

I en undersøgelse til belysning af arbejdsbetinget håndledsbesvær<br />

har man inddelt repetitiviteten i høj og lav (31). Et arbejde<br />

er defineret som højrepetitivt (HR), hvor arbejdscyklustiden er<br />

50% af tiden involverer samme bevægelse, og<br />

som lavrepetitivt (LR), hvor cyklustiden er >30 sek., og


148<br />

Job Gentagelser<br />

pr dag<br />

Pakkearbejde (25) 25.000<br />

Brevsortering (3) 64.800<br />

M<strong>as</strong>kinskrivning<br />

(6) 200.000<br />

Regnem<strong>as</strong>kineoperatør<br />

(19) 80.000<br />

Pakning<br />

af tobak (17) 14.000<br />

Fjerkræudbening<br />

(2) 15.120<br />

Papirtællere (26) 56.000<br />

Tabel 2. Eksempler på antal<br />

gentagelser af en arbejdsbevægelse<br />

pr dag <strong>for</strong> et<br />

udvalg af ensidigt gentaget<br />

arbejde. Tallene i parentes<br />

refererer til Litteraturlisten.<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

At opdele repetitiviteten efter en længde på arbejdscyklustiden<br />

på 30 sekunder eller derunder <strong>for</strong>ekommer relevant, da de<br />

undersøgelser, hvor arbejdscyklustiden er registreret, viser, at dette<br />

er situationen <strong>for</strong> mange arbejdstagere. I en undersøgelse i<br />

træ- og møbelindustrien havde 24% af arbejdstagerne en arbejdscyklustid<br />

på 30 sekunder eller derunder (11). For 40% af syersker,<br />

undersøgt i 1985, var arbejdscyklustiden mellem 15 og 30 sekunder,<br />

og <strong>for</strong> 10% var cyklustiden under 15 sekunder (32).<br />

Antallet af gentagne bevægelser, som en yderligere detaljering<br />

af cyklustiden, bliver også benyttet til at definere graden af repetitivitet.<br />

I den engelske RULA (Rapid Upper Limb Assessment)<br />

kl<strong>as</strong>sificering til identifikation af risikofaktorer <strong>for</strong> besvær i<br />

hånd/arm/skulder defineres et arbejde til at være repetitivt, hvis<br />

en bevægelse gentages mere end 4 gange pr minut (27). I en<br />

finsk undersøgelse fandtes et pakkearbejde at være karakteriseret<br />

af en høj repetitivitet - op til 25.000 gentagelser pr dag, og af ekstreme<br />

håndledspositioner (25).<br />

<strong>Det</strong> <strong>for</strong>ekommer voldsomt med 25.000 gentagelser pr dag,<br />

men faktisk er op til 150 muskelkontraktioner pr min., svarende<br />

til 9.000 kontraktioner i timen eller ca 60.000 pr 7 timers arbejdsdag,<br />

ikke ualmindeligt i en arbejdssituation (tab. 2).<br />

Hos postarbejdere fandt man, at de udførte 64.800 anslag pr<br />

dag ved en brevsorteringsm<strong>as</strong>kine (3). Øvede i m<strong>as</strong>kinskrivning<br />

kan have fra 420 op til 480 anslag i minuttet (6), regnem<strong>as</strong>kineoperatører<br />

8.000-12.000 anslag pr time (19), og t<strong>as</strong>teoperatører kan<br />

komme op på 8.000-20.000 anslag i timen (3). Selvom der ved<br />

t<strong>as</strong>tearbejde ofte anvendes mere end én finger, er antallet af<br />

muskelkontraktioner af en og samme muskel meget højt, og desuden<br />

løber alle bøjesenerne til fingrene gennem den snævre carpaltunnel,<br />

hvor de kan gnide mod tunnelens sider og hinanden,<br />

når hånden og fingrene bevæges.<br />

Til sammenligning tager man i et maratonløb (ca 42 km)<br />

omkring 35.000 skridt, det vil sige hvert ben rører jorden 17-<br />

18.000 gange. De relative bel<strong>as</strong>tninger af vævet ved et monotont<br />

repetitivt arbejde er oftest meget mindre end i et maratonløb. Til<br />

gengæld varer bel<strong>as</strong>tningerne 7 timer om dagen i 225 dage om<br />

året, hvor et maratonløb tager måske 3 timer - og anbefales gennemført<br />

højst 3-4 gange årligt på grund af den store fysiske<br />

bel<strong>as</strong>tning og nødvendige restitutionstid.<br />

Størstedelen af det besvær, der er <strong>for</strong>årsaget af gentagne bel<strong>as</strong>tninger,<br />

opstår af det gentagne træk i sener, friktion og kompressioner<br />

af sener og nerver, hyppige ensartede bel<strong>as</strong>tninger af knogler<br />

og led og excentriske muskelkontraktioner.<br />

Sener har kun el<strong>as</strong>tiske egenskaber og er ikke i stand til aktivt<br />

at <strong>for</strong>korte sig og udvikle kraft. Bel<strong>as</strong>tning af sener <strong>for</strong>udsætter, at<br />

ydre kræfter, uden <strong>for</strong> kroppen eller muskler, trækker i senen,


Ensidigt gentaget arbejde<br />

eller at denne klemmes mellem andet væv. På steder, hvor sener<br />

og ligamenter løber i en vinkel hen over knoglefremspring, vil<br />

ydre kræfter bevirke, at disse klemmes mod underlaget. Længerevarende<br />

f<strong>as</strong>tlåste stillinger, hvor sener er komprimeret, vil bl.a.<br />

betyde et nedsat kredsløb i disse. Kortvarige men hyppige gentagelser<br />

af sådanne stillinger vil også bevirke utilstrækkeligt kredsløb<br />

på grund af den hyppige kompression af senen og<br />

senens/seneskedens friktion mod underlaget under bevægelsen.<br />

I en undersøgelse af bel<strong>as</strong>tning og akut effekt af ensidigt gentagne<br />

skulderfleksioner <strong>for</strong>etog r<strong>as</strong>ke kvinder skulderfleksion/<br />

ekstension i maksimalt 1 time (15). EMG-målinger viste træthedsudvikling<br />

i musklerne, hurtigst i trapezius. Kvinderne fik smerter<br />

efter arbejdet, og 14 ud af 18 kvinder havde stadig smerter efter<br />

24 timers hvile, især i den del af trapezius, der havde arbejdet.<br />

Metoder til registrering af eksponeringen<br />

For at kunne belyse sammenhængen mellem eksponeringen, i<br />

<strong>for</strong>m af fysisk arbejde, og det akutte fysiologiske respons, man<br />

kan registrere på personer, der har været udsat <strong>for</strong> eksponeringen,<br />

kræves metoder til at kvantificere såvel eksponeringen som<br />

det akutte fysiologiske respons. Metoderne skal være specifikt tilp<strong>as</strong>set<br />

til <strong>for</strong>målet med opgaven og til den arbejdssituation, man<br />

ønsker at studere. Hvis man ønsker at studere, hvilke eksponeringsfaktorer<br />

der <strong>for</strong>klarer det akutte fysiologiske respons og dermed<br />

udviklingen af nakke/skulderbesvær i et ensidigt gentaget<br />

arbejde, må man anvende metoder, der illustrerer eksponeringens<br />

lokale karakter og eksponeringens variationsmønster.<br />

Ved hjælp af spørgeskemaer eller dagbøger/logbøger kan man<br />

få subjektive beskrivelser af omfanget af eksponeringen. Sammenlignende<br />

studier har vist en god overensstemmelse mellem<br />

subjektive og objektive registreringer af frekvens og varighed, når<br />

man undersøger omfanget af enkelte arbejdsprocesser eller -operationer.<br />

Ønskes en yderligere detaljering vedrørende arbejdsstillinger<br />

og bevægelsesmønstre, er der ingen god overensstemmelse<br />

mellem, hvad personer selv oplever/husker, og det der registreres<br />

(39).<br />

En meget benyttet, og meget nyttig, metode til belysning af<br />

eksponeringen under arbejdet er observationsmetoden, hvor tidtagning<br />

af diverse elementer i bevægelserne noteres. Observationsskemaer<br />

er blevet udviklet igennem mange år. “Arbeitwissenschaftliches<br />

Erhebungsverfahren zur Tätigkeitsanalyse”, AET, er<br />

en analyse, der registrerer hele kroppens stilling under arbejdet.<br />

149


150<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

Hver registrering indgår i et scoresystem og benyttes til at sammenligne<br />

brancher og processer (30). OWAS, Ovako Working<br />

Posture Analysing System, er en analyse til beskrivelse af arbejdsstillinger,<br />

hvor positionen af de enkelte større kropsdele, ryg,<br />

arme og ben, registreres (21). Der er gjort <strong>for</strong>søg på at standardisere<br />

observationsskemaer på lignende måde som ved spørgeskemaundersøgelser.<br />

<strong>Det</strong> har imidlertid vist sig uladsiggørligt med en<br />

standardisering, da omfanget af registreringer ville blive <strong>for</strong> stort.<br />

Observationsmetoder er bygget op således, at der registreres <strong>for</strong><br />

tilstedeværelsen og omfanget af de risikofaktorer, man i dag kender<br />

<strong>for</strong> udvikling af bevægeapparatbesvær. Med hensyn til ensidigt<br />

gentaget arbejde registreres <strong>for</strong> graden og omfanget af statisk<br />

muskelaktivitet i nakke/skuldermusklerne, og graden af repetitive<br />

bevægelser specielt i arme og hænder. Da bevægelserne, specielt<br />

i hænder/arme, <strong>for</strong>ekommer hyppigt, har det vist sig nødvendigt<br />

at benytte computerb<strong>as</strong>erede registreringsmetoder, hvilket bl.a.<br />

PEO (Portabel Ergonomisk Observationsmetod) er et eksempel<br />

på (13).<br />

En mere nøjagtig eksponeringsbeskrivelse opnår man ved at<br />

kunne afbilde, <strong>for</strong> eksempel på video, arbejdets udførelse <strong>for</strong><br />

senere beskrivelse af bevægelserne. ARBAN-metoden er b<strong>as</strong>eret<br />

på video-optagelser, digitalisering og beregning af situationer,<br />

hvor særlige bel<strong>as</strong>tende situationer opstår (18). For at få en reel<br />

bel<strong>as</strong>tningsprofil kræves optagelsesudstyr, så analysen kan <strong>for</strong>etages<br />

i 3 dimensioner, da mange hoved/nakke- og skulder/armbevægelser<br />

<strong>for</strong>egår i flere planer. Til beregning af de enkelte<br />

kropsdeles h<strong>as</strong>tigheder og accelerationer i bevægelsen kræves<br />

derefter analyseudstyr til overførsel af bevægelserne til beregningsprogrammerne.<br />

Denne bevægelsesanalyse kan resultere i<br />

beregninger af drejningsmomenter og kraftpåvirkninger i kroppens<br />

<strong>for</strong>skellige led (se kapitel 3). <strong>Det</strong> er ikke en alment tilgængelig<br />

metode, der kan medtages på arbejdspladserne; men metoden<br />

er under udvikling både i Danmark og i udlandet, blandt<br />

andet med det <strong>for</strong>mål at gøre den mere fleksibel.<br />

Tidsgrænser <strong>for</strong> ensidigt gentaget arbejde<br />

Som tidligere nævnt kan man ikke <strong>for</strong>vente en nedgang i<br />

bevægeapparatbesvær <strong>for</strong>årsaget af ensidigt gentaget arbejde<br />

udelukkende ved at nedsætte niveauet af risikofaktorerne, statisk<br />

muskelaktivitet og gentagne bevægelser. Den fysiske bel<strong>as</strong>tning i<br />

et arbejde skyldes ikke kun de kræfter, der udvikles, og de<br />

arbejdsstillinger, der kræves. Den totale bel<strong>as</strong>tningsdosis er også


afhængig af varigheden og frekvensen af bel<strong>as</strong>tningen, som personen<br />

udsættes <strong>for</strong>. På denne måde er det af yderste vigtighed at<br />

diskutere arbejdtidslængde og arbejdsorganisation i relation til<br />

risici <strong>for</strong> skader og produktivitet i arbejdslivet.<br />

Flere undersøgelser viser en sammenhæng mellem antal timer<br />

pr dag med ensidigt gentaget arbejde og <strong>for</strong>ekomst af besvær i<br />

nakke/skulder (4, 23). Andre undersøgelser viser, at denne lettelse<br />

af besværet ved nedsat arbejdstid med ensidigt gentaget arbejde<br />

muligvis kun er en kortsigtet <strong>for</strong>bedring (37). I Danmark er<br />

det eneste tiltag på en egentlig tidsgrænse kommet fra Handelsog<br />

kontorfunktionærernes Forbund i Danmark, der anbefaler, at<br />

deres medlemmer ikke må skrive på m<strong>as</strong>kine i mere end 4 timer<br />

om dagen. Flere brancher har igennem de sidste år gjort meget<br />

<strong>for</strong> at indføre jobrotation, men den egentlige fysiske variation<br />

opnås sjældent ved dette. Omorganisering i <strong>for</strong>m af flere <strong>for</strong>skellige<br />

arbejdsopgaver pr medarbejder (selvstyrende grupper) er <strong>for</strong>søgt<br />

indført i bl.a. beklædnings- og tekstilbrancen, slagteribranchen<br />

og i let industri. Den akutte <strong>for</strong>bedring <strong>for</strong> medarbejderne<br />

er stor, men om det vil få <strong>for</strong>bedrende konsekvenser <strong>for</strong> frekvensen<br />

af bevægeapparatbesvær, er det endnu <strong>for</strong> tidligt at sige<br />

noget om.<br />

En <strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> positive helbredseffekter ved en tidsbegrænsning<br />

af det ensidigt gentagne arbejde er, at den øvrige<br />

arbejdstid medfører en øget variation i bel<strong>as</strong>tningen.<br />

Rekommandationer<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

I de fleste undersøgelser er eksponeringen kl<strong>as</strong>sificeret ved at<br />

benytte jobtitler, hvilket udtrykker nogle kvalitative ukendte kombinationer<br />

af eksponeringen. Denne metode kan være nyttig i et<br />

første <strong>for</strong>søg på at identificere problemerne, men giver ingen<br />

oplysninger om, hvorledes man kan reducere eksponeringen<br />

(andet end at skifte job). <strong>Det</strong> er nødvendigt kvantitativt at definere:<br />

Hvor meget er <strong>for</strong> meget abduktion eller fleksion, hvor hurtigt<br />

er <strong>for</strong> hurtigt og hvor ofte er <strong>for</strong> repetitivt ?<br />

Mange studier koncentrerer sig om et <strong>as</strong>pekt af en enkelt risikofaktor,<br />

hvilket er vigtigt, da kvantitative mål stadig mangler.<br />

Men det er karakteren af interaktionen mellem <strong>for</strong>skellige risikofaktorer,<br />

der vil give det bedste værktøj til at designe et mere sikkert<br />

arbejdsmiljø. Tanaka og McGlothlin (36) har beskrevet en<br />

model, b<strong>as</strong>eret på viden om interaktion af risikofaktorer, som kan<br />

benyttes til at definere grænser <strong>for</strong> arbejde, der involverer håndleddet.<br />

En lignende arbejdsmodel kunne konstrueres <strong>for</strong> skulde-<br />

151


152<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

ren. En liste over ergonomiske og administrative tiltag til at reducere<br />

eksponeringen <strong>for</strong> risikofaktorer, der kan medføre skulderbesvær,<br />

er vist i tab. 3 (33).<br />

Tabel 3. Ergonomiske/tekniske og administrative tiltag <strong>for</strong> en reducering af eksponeringen<br />

<strong>for</strong> risikofaktorer til skulder-besvær. Tallene i parentes refererer til Litteraturlisten.


Formål Ergonomiske/tekniske tiltag Administrative tiltag<br />

1. Arbejds- Minimer skulder-fleksion *Hold arbejdet tæt ved kroppen og under<br />

stilling og -abduktion skulderhøjde. I stående stilling skal tungere<br />

arbejde udføres mellem hofte- og taljehøjde,<br />

let arbejde omkring taljehøjde og detaljeret<br />

arbejde 50-100 mm over albuehøjde.<br />

Ved m<strong>as</strong>kinskrivning skal t<strong>as</strong>terne være i albuehøjde<br />

(14).<br />

*Hvis det ikke kan undgås, at armene er<br />

abducerede eller flekterede, så nedsæt varighed<br />

og frekvens af disse stillinger.<br />

*Brug håndværktøj med lige greb til arbejde ved<br />

horisontale flader i albuehøjde eller ved vertikale<br />

flader under taljehøjde. Brug håndværktøj med<br />

pistolgreb til arbejde ved horisontale flader under<br />

taljehøjde og ved vertikale flader i albuehøjde (1).<br />

*Design indstillelige arbejdspladser, herunder<br />

højdeindstillelige borde, så sidde/stå-stillinger kan<br />

vælges, og stole med vippesæder og højdeindstillelig<br />

rygstøtte.<br />

2. Kraft a. Minimer *Anvend ophængte værktøjsanordninger,<br />

håndbåren vægt hvor det er muligt (29).<br />

*Anvend f<strong>as</strong>t ophæng (29).<br />

*Anbefal brug af vogne og løftehjælpemidler<br />

ved manuel transport.<br />

*Statisk bel<strong>as</strong>tning må ikke overstige<br />

15-20% af maksimalstyrken (14).<br />

b. Reducer eller *Reducer eller udeluk direkte byrdebærende *Som et midlertidigt mål vil det være<br />

udeluk kraftfuldt eller arbejde (tids<strong>for</strong>brug og vægten). acceptabelt at overveje midlertidige<br />

tungt arbejde jobrotationssystemer <strong>for</strong> at reducere<br />

*Indfør vedligeholdt værktøj <strong>for</strong> at reducere påvirkninger, <strong>for</strong>udsat at de alternative<br />

kraftfulde præstationer. opgaver reducerer skulderbel<strong>as</strong>tningen,<br />

og <strong>for</strong>udsat at det ikke medfører,<br />

*Sørg <strong>for</strong>, at genstandene kan monteres at flere arbejdere udsættes <strong>for</strong> sundmed<br />

lethed. hedsskade.<br />

3. Repetitivitet Undgå arbejds- *Design <strong>for</strong>tløbende opgaver, og undgå korte *Reducer arbejderens udsættelse<br />

processer, der kræver gentagne arbejdscykluser (29). <strong>for</strong> højrepetitive opgaver eller <strong>for</strong><br />

hurtige, højrepetitive opgaver, der kræver statiske stilarmbevægelser<br />

*Reducer h<strong>as</strong>tigheden på meget hurtige linger, ved at afveksle disse<br />

bevægelser (9). opgaver med andre opgaver, der<br />

kræver <strong>for</strong>skellige bevægelser og<br />

*Når der bruges t<strong>as</strong>tatur, så under- påvirker <strong>for</strong>skellige muskler.<br />

støt underarmene (29).<br />

*Reducer h<strong>as</strong>tigheden på meget<br />

hurtige bevægelser (9).<br />

*Undgå eller modificer akkordarbejde (9).<br />

*Instruer de ansatte i at afslappe<br />

uvæsentlige muskler. Fx hvis de udfører<br />

detaljerede opgaver med hænder og<br />

fingre, skal de påmindes om at slappe af i<br />

skuldrene, som de har tendens til at<br />

spænde eller hæve i løbet af dagen.<br />

4. Restitution Anmod de ansatte om *Design jobbene, så de ansatte kan *Undgå eller modificer akkordat<br />

holde pauser holde pauser, når det er nødvendigt, arbejde, som <strong>for</strong>hindrer viljen til at<br />

eller indarbejd pauser i arbejdscyklusen. holde pause hos de ansatte.<br />

*Træn de ansatte til at holde mikroog<br />

minipauser mellem arbejdscykluserne.


154<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

Litteratur<br />

1. Armstrong TJ. Ergonomics guides. An ergonomics guide to<br />

carpal tunnel syndrome. Am Ind Hyg Assoc J 1983.<br />

2. Armstrong TJ, Foulke JA, Joseph BS, Goldstein SA. Investigation<br />

of cumulative trauma disorders in a poultry processing<br />

plant. Am Ind Hyg Assoc J 1982;43(2):103-116.<br />

3. Armstrong TJ, Silverstein BA. Upper-extremity pain in the<br />

workplace - Role of usage in causality. In: Clinical concepts in<br />

regional musculoskeletal illness. Grune & Stratton, Inc.,<br />

1987:333-354.<br />

4. Aronsson G, Åborg C, Örelius M. Datoriseringens vinnare och<br />

förlorare. En studie av arbetsförhållanden inom statliga myndigheter<br />

och verk. Arbete och Hälsa 1988;27:1-87.<br />

5. Bendix T, Winkel J, Jessen F. Comparison of office chairs with<br />

fixed <strong>for</strong>wards or backwards inclining, or tiltable seats. Eur J<br />

Appl Physiol 1985;54:378-385.<br />

6. Birkbeck MQ, Beér TC. Occupation in relation to the carpal<br />

tunnel syndrome. Rheumatology and Rehabilitation<br />

1975;14:218-221.<br />

7. Björkstén M, Itani T, Jonsson B, Yoshizawa M. Evaluation of<br />

muscular load in shoulder and <strong>for</strong>earm muscles among medical<br />

secretaries during occupational typing and some nonoccupational<br />

activities. In: Jonsson B. ed. Biomechanics X-A.<br />

1987:35-39.<br />

8. Björkstén M, Jonsson B. Endurance limit of <strong>for</strong>ce in long-term<br />

intermittent static contractions. Scand J Work Environ Health<br />

1977;3:23-27.<br />

9. Chaffin DB. Localized muscle fatigue - Definition and me<strong>as</strong>urement.<br />

J Occup Med 1973;15:346-353.<br />

10. Christensen H. Muscle activity and fatigue in the shoulder<br />

muscles of <strong>as</strong>sembly-plant employees. Scand J Work Environ<br />

Health 1986;12:582-587.<br />

11. Christensen H, Pedersen MB, Juul-Kristensen B, Filippson A-<br />

M. Træ- og møbelindustrien. Tværsnitsundersøgelse. -Ergonomi.<br />

At-rapport 1989;8:1-36.<br />

12. Cromer A. Fourier’s theorem. In: Cromer A. ed. Physics <strong>for</strong><br />

the life sciences. McGraw-Hill Book Compagni, 1977:271-274.<br />

13. Fransson-Hall C, Karlquist L, Gloria R, et al. Portabel ergonomisk<br />

observationsmetod (PEO) i Stockholmundersökningen 1.<br />

In: Hagberg M, Hogstedt C. eds. Stockholmundersökningen 1.<br />

Stockholm: MUSIC books , 1991:91-103.<br />

14. Grandjean E. Fitting the t<strong>as</strong>k to the man. An ergonomic<br />

approach. London: Taylor & Francis Ltd., 1986.


Ensidigt gentaget arbejde<br />

15. Hagberg M. Work load and fatigue in repetitive arm elevations.<br />

Ergonomics 1981;24(7):543-555.<br />

16. Hagberg M, Jonsson B. The amplitude distribution of the<br />

myoelectric signal in an ergonomic study of the deltoid<br />

muscle. Ergonomics 1975;18:311-319.<br />

17. Hammar AW. Tenosynovitis. Medical record 1934;140:353-355.<br />

18. Holzmann P. ARBAN-A new method <strong>for</strong> analysis of ergonomic<br />

ef<strong>for</strong>t. Applied Ergonomics 1982;13(2):82-86.<br />

19. Hünting W, Grandjean E, Maeda K. Constrained postures in<br />

accounting machine operators. Applied Ergonomics<br />

1980;11(3):145-149.<br />

20. Jørgensen K, Fallentin N. Lokal muskelbel<strong>as</strong>tning og bevægeapparatssymptomer<br />

blandt ekspeditionspersonale på danske<br />

postkontorer. København: August Krogh Institutet, Københavns<br />

Universitet, 1986.<br />

21. Karhu O, Kansi P, Kuorinka I. Observing working postures in<br />

industry: Examples of OWAS application. Applied Ergonomics<br />

1981;12(1):13-17.<br />

22. Kilbom Å, Persson J. Work technique and its consequences<br />

<strong>for</strong> musculoskeletal disorders. Ergonomics 1987;30(2):273-279.<br />

23. Knave BG, Wibom RI, Voss M, Hedström LD, Bergqvist UOV.<br />

Work with video display terminals among office employees. I.<br />

Subjective symptoms and discom<strong>for</strong>t. Scand J Work Environ<br />

Health 1985;11:457-466.<br />

24. Litske H. Pris på sundhed. Mulighederne og begrænsningerne<br />

i økonomiske konsekvensberegninger i arbejdsmiljøet. At-rapport<br />

1987;1:1-54.<br />

25. Luopajärvi T, Kuorinka I, Virolainen M, Holmberg M. Prevalence<br />

of tenosynovitis and other injuries of the upper extremities<br />

in repetitive work. Scand J Work Environ Health 1979;5<br />

(suppl 3):48-55.<br />

26. Maeda K. Occupational cervicobrachial disorder and its<br />

causative factors. J Hum Ergol 1977;6:193-202.<br />

27. McAtamney L, Corlett EN. RULA: a survey method <strong>for</strong> the<br />

investigation of work-related upper limb disorders. Applied<br />

Ergonomics 1993;24(2):91-99.<br />

28. Nathan PA, Meadows KD, Doyle LS. Occupation <strong>as</strong> a risk factor<br />

<strong>for</strong> impaired sensory conduction of the median nerve at<br />

the carpal tunnel. J Hand Surg [Am] 1988;13B:167-170.<br />

29. Putz-Anderson V. Cumulative trauma disorders. A manual <strong>for</strong><br />

musculoskeletal dise<strong>as</strong>es of the upper limbs. Philadelphia:<br />

Taylor & Francis Ltd, 1988.<br />

30. Rohmert W, Landau K. A new technique <strong>for</strong> job analysis.<br />

Taylor & Francis Ltd., 1983.<br />

31. Silverstein BA, Fine LJ, Armstrong TJ. Hand wrist cumulative<br />

trauma disorders in industry. Br J Ind Med 1986;43:779-784.<br />

155


156<br />

Ensidigt gentaget arbejde<br />

32. Sjøgaard G, Ekner D, Schibye B, et al. Skulder/nakke-besvær<br />

hos syersker; en epidemiologisk og arbejdsfysiologisk undersøgelse.<br />

København: Arbejdsmiljøfondet, 1987.<br />

33. Sommerich CM, McGlothlin JD, Marr<strong>as</strong> WS. Occupational risk<br />

factors <strong>as</strong>sociated with soft tissue disorders of the shoulder: a<br />

review of recent investigations in the literature. Ergonomics<br />

1993;36(6):697-717.<br />

34. Stock SR. Workplace ergonomic factors and the development<br />

of musculoskeletal disorders of the neck and upper limbs:<br />

A meta-analysis. Am J Ind Med 1991;19:87-107.<br />

35. Søndergård Kristensen T, Damsgaard MT. Hjerte/karsygdomme<br />

og arbejdsmiljø. Oversigtskapitler og konklusioner. Bind<br />

1. København: Arbejdsmiljøfondet, 1987.<br />

36. Tanaka S, McGlothlin JD. A conceptual model to <strong>as</strong>sess<br />

musculoskeletal stress of manual work <strong>for</strong> establishment of<br />

quantitative guidelines to prevent hand and wrist cumulative<br />

trauma disorders (CTDs). In: Mital A. ed. Advances in Industrial<br />

Ergonomics and Safety I. London: Taylor & Francis,<br />

1989:419-426.<br />

37. Veiersted KB, Westgaard RH, Andersen P. Interindividuel variation<br />

af muskelbrug ved m<strong>as</strong>kinstyret og standardiseret pakkearbejde<br />

med relation til nakke og skulderbesvær. Nordiska<br />

Arbetsmiljömötet 1988;47-48. (Abstract)<br />

38. Veiersted KB, Westgaard RH, Andersen P. Pattern of muscle<br />

activity during sterotyped work and its relation to muscle<br />

pain. Int Arch Occup Environ Health 1990;62:31-41.<br />

39. Wiktorin C, Karlqvist L, Winkel J. Validity of self-reported<br />

exposures to work postures and manual materials handling.<br />

Scand J Work Environ Health 1993;19:208-214.<br />

40. Winkel J, Westgaard R. Occupational and individual risk factors<br />

<strong>for</strong> shoulder-neck complaints: Part II - The scientific b<strong>as</strong>is<br />

(literature review) <strong>for</strong> the guide. Int J Ind Erg 1992;10:85-104.<br />

41. Wærsted M, Bjørklund R, Westgaard RH. Generation of<br />

muscle tension related to a demand of continuing attention.<br />

In: Knave B, Wideback P-G. eds. Work with display units.<br />

Holland: Elsevier Science, 1987:288-293.


Stikord - bind I-II<br />

A<br />

α -neuron I:49<br />

Acromioclaviculærled<br />

II:107<br />

Actin I:35<br />

“Action limit” (AL) I:109<br />

Adaptationssyndrom II:34<br />

Additiv effekt II:26<br />

Adfærdskomponent II:60<br />

Adreno-corticale system,<br />

det II:50<br />

Aerob I:120<br />

Afslapningstid I:51<br />

Aggression II:53<br />

Aktionspotentiale I:47<br />

Aktivitetsniveau<br />

- gennemsnitligt I:143<br />

- statisk I:143<br />

- top I:143<br />

Alarmberedskab II:49<br />

Albuer II:131<br />

Amplitude<strong>for</strong>delingsfunktioner<br />

(A<strong>PDF</strong>) I:142<br />

Amplitudemålinger I:142<br />

Anabolske responser II:52<br />

Anaerob I:120<br />

Angst II:52<br />

- neurotisk II:53<br />

- normal II:53<br />

Anmeldelser II:136<br />

Antagonistisk effekt II:26<br />

Antropometri I:74<br />

Arbejdsbetingede lidelser<br />

II:126<br />

Arbejdsbevægelse I:82<br />

Arbejdscyklus II:149<br />

Arbejdsinstruktion I:27<br />

Arbejdskrav, vurdering af<br />

I:121<br />

Arbejdspuls I:125<br />

Arbejdsressourcer II:35<br />

Arbejdsskader,<br />

erstatning II:151<br />

Arbejdsskadestatistik<br />

II:126<br />

Arbejdsstilling I:80,139<br />

Arbejdsteknik I:113<br />

Arbejdsulykker II:136<br />

Arousal opmærksomhed<br />

II:16<br />

Arousal-teori II:41<br />

Artrose II:119<br />

B<br />

Behov II:57<br />

Bel<strong>as</strong>tningsmodus I:21<br />

Bel<strong>as</strong>tningsskader I:98<br />

- arbejdsrelaterede II:136<br />

Belysnings<strong>for</strong>hold II:16<br />

Besværs<strong>for</strong>ekomst II:126<br />

Besværsfrekvens II:130<br />

Bevægeapparat II:98<br />

Bevægeapparatbesvær<br />

II:70<br />

- arbejdsrelateret II:150<br />

Bevægeapparatlidelser<br />

II:126<br />

Bevægelsesanalyse II:153<br />

Bevægelsescyklus II:149<br />

Bevægemodus I:21<br />

Bindevæv I:15<br />

Biologisk kalibrering I:124<br />

Biomekanik I:66<br />

Biomekaniske modeller<br />

I:103<br />

Blodlaktat I:131<br />

Bruskvæv I:15<br />

Bursae II:116<br />

Bæring I:97<br />

C<br />

Ca2 + I:37,48<br />

Cardiac-somatic-hypotesen<br />

II:43<br />

Carpaltunnelsyndrom<br />

II:81,118<br />

Catabolske responser II:52<br />

Centralnervøs behandling<br />

af sansesignaler<br />

II:60<br />

Cerebellum I:61<br />

Columna cercicalis II:104<br />

D<br />

Dehydreringseffekter<br />

II:115<br />

<strong>Det</strong> sympatiske system<br />

II:50<br />

Diagnostik II:98<br />

Diffentialdiagnostik<br />

II:98,111,115<br />

Discus II:98<br />

Stikordsregister<br />

Doublet I:53<br />

Dynamiske muskelkontraktioner<br />

I:43<br />

E<br />

Edholm-skala I:126<br />

Effektydelse I:18,24,26<br />

Eksponering I:12 II:152<br />

El<strong>as</strong>tinfibre I:14<br />

El<strong>as</strong>tisk energi I:12<br />

Elektromyografi (EMG)<br />

I:142<br />

Emotioner II:36<br />

Energetisk bel<strong>as</strong>tning<br />

I:120<br />

Energiomsætning I:119<br />

Epidemiologiske undersøgelser<br />

II:126<br />

Ergonomics II:58<br />

ERP (Evoked Response<br />

Potentials) II:47<br />

Excentrisk kontraktion<br />

I:37<br />

Excitations-kontraktionskobling<br />

I:47<br />

F<br />

Facetled II:100<br />

Force-velocity I:42<br />

Forebyggelse II:150<br />

Forskning II:160<br />

Frakturmekanik I:24<br />

Frekvensspektrum II:135<br />

Friktion I:20<br />

Frustration<br />

- aggression II:53<br />

- tilbagetrækning II:54<br />

Fyringsfrekvens I:51<br />

Fysiologiske mål II:39,41<br />

Fysiologiske reaktioner på<br />

mental bel<strong>as</strong>tning II:49<br />

Fysisk sundhed I:28<br />

G<br />

γ -nerver I:58<br />

Golgi seneorgan I:59<br />

Grundkondition I:27<br />

157


158<br />

Stikordsregister<br />

Grundsubstans I:11<br />

Grænseværdi I:129 II:19<br />

H<br />

Helkropsvibrationer<br />

II:20,128<br />

Hjerneaktivitet II:47<br />

Hjerteaktivitet II:44<br />

Human Factors II:58<br />

Hvide fingre II:21<br />

Hvirvelsøjlen,<br />

anatomi I:98<br />

Hypothalamus II:50<br />

Hælmaterialet I:26<br />

Hænder/håndled II:131<br />

Håndgrebsarbejde II:24<br />

Håndværktøj II:13<br />

I<br />

Iltoptagelse II:141<br />

- maksimal optagelse af<br />

I:122<br />

Immunsystemet II:62<br />

Individuel kapacitet I:127<br />

In<strong>for</strong>mation II:153<br />

“Input” II:36<br />

Intake-rejection-hypotesen<br />

II:42<br />

Intercellularsubstans I:10<br />

Intervention II:155<br />

Intramuskulært tryk II:81<br />

Iso<strong>for</strong>mer I:56<br />

Isometrisk kontraktion<br />

I:41<br />

K<br />

Kalibrering, biologisk<br />

I:124<br />

Kapacitet, individuel I:127<br />

Kat<strong>as</strong>trofehændelser II:35<br />

Knoglevæv I:16<br />

Knæ II:132<br />

Knæbesvær II:132<br />

Kognition II:36<br />

Kollagene fibre I:11<br />

Kollisioner I:23<br />

Kommunikation II:60<br />

Kompressionskraft I:81<br />

Koncentrisk kontraktion<br />

I:37<br />

Konflikter II:57<br />

Kontraktions<strong>for</strong>mer I:43<br />

Kontraktionstid I:51<br />

Kontrol af bevægelser I:34<br />

Kraft<br />

- indre I:68<br />

- ydre I:67<br />

Kraft-h<strong>as</strong>tighed <strong>for</strong>hold<br />

(<strong>for</strong>ce-velocity) I:40<br />

Kraftmålinger I:85<br />

Kraft-regulering I:51<br />

Kredsløb I:120<br />

Krybning I:14<br />

Kulde II:12<br />

L<br />

Lav- og højenergibrud I:24<br />

Lidelser, arbejdsbetingede<br />

II:136<br />

Ligamenter I:17 II:102<br />

Livsændringer II:56<br />

Lokalvibrationer II:20<br />

Lovgivning II:155<br />

Lungeventilation I:120<br />

Lænderygbesvær II:127<br />

Lænderyggen II:87,126<br />

Længde-spændings-relationer<br />

I:38<br />

Løft I:96 II:128<br />

- grænser <strong>for</strong> I:109<br />

Løftearbejde II:127<br />

Løftede arme II:130<br />

M<br />

Maksimal iltoptagelsesevne<br />

I:122<br />

“Maksimum permissible<br />

limit” (MPL) I:109<br />

Manuel transport I:96<br />

Mean power frekvensen<br />

II:145<br />

Median power frekvensen<br />

II:145<br />

Mekanisk fysik II:67<br />

Mekaniske kræfter II:79<br />

Mekanoreception I:18,19<br />

Mekanoreception-modellen<br />

II:59<br />

Menneske-m<strong>as</strong>kine-samspil<br />

II:58<br />

Mental bel<strong>as</strong>tning II:39,62<br />

Mentale arbejdsbel<strong>as</strong>tninger<br />

II:32<br />

- årsager til II:54<br />

Mestring, individuel II:38<br />

Mestringsstrategier II:62<br />

Monotont arbejde II:70<br />

Motiver II:57<br />

Motor-cortex I:61<br />

Motorisk enhed I:49<br />

- kontrol I:56 II:78<br />

- kl<strong>as</strong>sificering af I:53<br />

Motorisk <strong>for</strong>hornscelle<br />

I:49<br />

Motoriske nerver I:47<br />

Muskelaktivitet I:90<br />

Muskelarbejde,<br />

statisk I:125<br />

Muskelfibre I:50<br />

Muskelfunktion/struktur<br />

I:35<br />

Muskelkraft I:71,91<br />

Muskelmekanik I:38<br />

Muskelsener I:18<br />

Muskelten I:57<br />

Muskler II:102<br />

MVC I:140<br />

Myosin I:35<br />

Måling af mental arbejdsbel<strong>as</strong>tning<br />

II:39<br />

N<br />

Na + /K + -pumpen I:47<br />

Nedslidning I:26<br />

Nervekompression II:87<br />

Nettonyttevirkning I:132<br />

Neurogen smerte II:73<br />

Newton I:67<br />

Niels Steensen I:46<br />

NIOSH guidelines I:111<br />

Nociceptiv smerte II:71<br />

Nyttevirkning I:18<br />

O<br />

Observationsmetoder<br />

I:104 II:152<br />

Observationsskemaer<br />

II:152<br />

Omkostninger, økonomi<br />

II:151<br />

Omvendte U-hypotese<br />

II:41<br />

“Output” II:36<br />

Optimering af arbejdsbel<strong>as</strong>tning<br />

II:91<br />

Overekstremiteterne<br />

II:131


P<br />

Peakkraft (spidskraft) I:51<br />

Pennate muskler I:46<br />

Pennationsvinkel I:45<br />

Pension II:151<br />

Perception II:36<br />

Prognose II:133<br />

Præstationsb<strong>as</strong>erede mål<br />

II:39,40<br />

Psykiske faktorer II:146<br />

Psykofysiologi II:41<br />

Psykofysiologiske målemetoder<br />

II:44<br />

Psykofysiske metoder<br />

I:104<br />

Psykogen smerte II:73<br />

Psykologiske reaktioner<br />

II:52<br />

Psykosomatisk medicin<br />

II:61<br />

R<br />

Rate coding I:51<br />

Recruitment I:51<br />

Refleksbaner I:57<br />

Regulering af muskelkraften<br />

I:51<br />

Rekruttering I:53<br />

Rekrutteringsmønster I:53<br />

Renshaw-celler I:62<br />

Repetitivitet II:149<br />

- høj II:150<br />

- lav II:150<br />

Ressourcekilder II:36<br />

Retikulære aktiveringssystem<br />

(RAS) II:42<br />

Risikofaktorer i arbejdsmiljøet<br />

I:105<br />

Rotatorcuff II:107<br />

- lidelser II:108<br />

Rygbel<strong>as</strong>tning I:102<br />

Ryglidelser II:127<br />

Rygmusklerne I:99<br />

S<br />

“Sag”-fænomenet I:54<br />

Samspillet muskel/seneten<br />

I:60<br />

Samtidige påvirkninger<br />

II:22<br />

Sarcomer I:35<br />

Sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum<br />

I:47<br />

Selvovervågning I:26,27<br />

Senelidelser II:138<br />

Senetene I:59<br />

Senevæv I:15<br />

Sensation Seeking Scale<br />

(SSS) II:33<br />

Sensorisk deprivation II:32<br />

Sensorisk feed-back I:56<br />

Sensorisk stimulering I:32<br />

Sensoriske afferenter I:62<br />

Sikkerhedsudstyr I:25<br />

Sinus arrhytmi (SA) II:44<br />

Skelettet I:20<br />

Skub I:97 II:128<br />

Skulder/nakke-besvær<br />

II:128<br />

Smerte II:71<br />

Sociotekniske skoler II:58<br />

“Spændingsfølere” (voltage<br />

sensors) I:49<br />

Spændingsreceptorer I:17<br />

Statisk muskelarbejde<br />

I:125<br />

Statisk aktivitetsniveau<br />

I:143<br />

Statiske kontraktioner I:43<br />

Sternoclaviculærled II:107<br />

Stivhed I:12,13<br />

Strategier II:151<br />

Stress II:34<br />

Stressorer II:35<br />

Stressreaktioner II:33<br />

Stressrelaxation I:14<br />

Stressrespons II:50<br />

Stretch shortening cycle<br />

(SSC) I:43<br />

Strækreflekser I:59<br />

Styrthjelm I:26<br />

Støddæmper I:25<br />

Støddæmpning I:19<br />

Støj II:19<br />

Støjfølsomhed II:20<br />

Støttevæv I:10<br />

Subjektive mål II:39<br />

Submaksimale test I:127<br />

Sundhedsvæsen II:155<br />

Sygdomme, arbejdsrelaterede<br />

II:151<br />

Sympatiske system, det<br />

II:50<br />

Synergistisk effekt II:26<br />

Synsbel<strong>as</strong>tninger II:17<br />

T<br />

T-tubuli- systemet I:47<br />

Teknik II:159<br />

Temperatur II:11<br />

Temperaturbeskyttelse<br />

I:20<br />

Stikordsregister<br />

Termisk stress II:16<br />

Termiske påvirkninger<br />

II:11<br />

Tetanus I:51<br />

Thoracic outlet syndrom<br />

II:105<br />

Tidsgrænser II:153<br />

Tolerance I:13<br />

Topaktivitetsniveau I:143<br />

Traumatiske hændelser<br />

II:55<br />

Tropomyosin I:37<br />

Troponin I:37<br />

Træk I:97 II:13,128<br />

Træthed II:74<br />

Træthedsbrud I:24<br />

Træthedsindeks I:54<br />

Tungt arbejde II:70<br />

Tungt fysisk arbejde I:118<br />

Tværbroer I:36<br />

Tværsnitsareal I:44<br />

Twitch I:51<br />

Twitch potentiation (<strong>for</strong>stærkning)<br />

I:53<br />

Tyngdekraft I:69<br />

Type A adfærdsmønster<br />

II:61<br />

Type B adfærdsmønster<br />

II:61<br />

U<br />

Uddannelse II:153<br />

U<strong>for</strong>klarlig død II:62<br />

V<br />

Varme II:14<br />

Varmeproduktion II:14<br />

VAS (visuel analog skala)<br />

II:40<br />

Vibrationer II:40<br />

Vridning II:128<br />

W<br />

Work place fitness programmes<br />

I:131<br />

Æ<br />

Ældre arbejdsstyrke I:119<br />

Ældre arbejdstagere I:139<br />

159


160<br />

Stikordsregister<br />

Ø<br />

Økonomiske <strong>for</strong>dele<br />

II:152<br />

Å<br />

Årsager til mentale bel<strong>as</strong>tninger<br />

II:54<br />

Årsagsmekanismer II:77<br />

Åstrands nomogram I:127


B<strong>as</strong>isbog i Arbejdsfysiologi<br />

Bind I-II<br />

Bind I omhandler bevægeapparatets funktion, støttevævenes bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />

og nervesystemets kontrol af vores muskler og bevægelser;<br />

endvidere biomekanske beregningsprincipper; desuden manuel transport,<br />

tunge løft og monotont arbejde.<br />

Bind II omhandler epidemiologiske, medicinske og mentale <strong>as</strong>pekter<br />

samt omgivelsesfaktorers betydning <strong>for</strong> arbejdsbetingede lidelser i<br />

bevægeapparatet. Risikofaktorer og kliniske <strong>as</strong>pekter samt <strong>for</strong>ebyggelsesstrategier.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!